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:

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.

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

Расчет анкеровки арматуры для бетона В20

Для бетона В25

Для бетона В30

Для бетона В35

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.

распорные и другие виды, как вытащить анкерные болты из бетонной стены, их размеры и установка

Принцип работы анкеров – как они справляются с нагрузками?

Принцип работы заключается в их технологии и особой сборной конструкции, благодаря которой нагрузка имеет абсолютно иной характер. Дело в том, что анкерный болт при установке уже в стене распирается, его невозможно обратно вытянуть при любых усилиях, как гвоздь, дюбель или шуруп.

Вытащить анкерный болт со стены невозможно

При этом нагрузка рассредоточивается по небольшой площади поверхности, в которую был установлен болт, а не в одной точке, как при стандартных фиксациях. Чтобы усилить его способность, вместе с ним дополнительно монтируется металлический лист, который забирает на себя большую часть нагрузки и распространяет ее по всей плоскости листа, и чем больше площадь листа, тем больше нагрузки может выдержать болт.

При анкерном креплении нагрузка распространяется по небольшому участку

Как установить анкерный болт

Установка анкерных болтов несложное дело, основное – правильно произвести замеры. На эффект крепости монтажа оказывает свойства вещества основы, верно приготовление к установке. Когда стена покрыта пластами штукатурки, дыры делают поглубже.

Буравчик  берут на 0.5 мл мельче D задуманной дырки. Прочитайте руководство для анкеров, там указывают дозволенное давление и предельное количество вращений. Вворачивая штырь, не старайтесь это сделать до конца – произойдет разрушение блока.

Вечный крепеж

Анкерное крепление – дюбель – это распорочная деталь, по возможностям  индентичен с анкером. Для прочности установки зачастую выпускается с иголками.

Он применяется, где нет чрезмерно огромных давлений на бетон – держатель стеллажей, кронштейны, светильник и т.п. Бывают стержень-гвозди, применяются с автоматическими пистолетом. Крепежный элемент исполняют железным, похожий на пулю.

Нагель

Нагели – это шурупы, устанавливаются на крепежах около кромок бетонированной стенки. Тут не потребуется добавочного эксцентрика, ввинчивается в дырку, после заливки туда эпоксидклея. Буравить дырку не требуется. Вворачивают пневмошуруповертом – тогда нагель вывернуть назад нельзя.

Виды дюбелей для бетона

Существует достаточно большое количество крепежа для бетона, самые известные и эффективные из них представлены в таблице:

Тип дюбеля и фото	Особенности
Распорный	Такой дюбель для бетонной стены отличается от других типов величиной и формами шурупов. Обычно они сделаны в форме шифера, что позволяет забивать детали в бетонную стену молотком. Гильзы или крепежные элементы цилиндрической либо трубчатой формы, бывают разнообразными: с двумя или тремя распорами. Часто они имеют шипы, что увеличивает надежность фиксирования.
Бабочка	Такие виды дюбелей для бетона используются при работе с тонкими покрытиями стен. Гильза вставляется в отверстие, а тыльная ее сторона сворачивается из-за вставки шурупа в бетонную стену. Так дюбель закрепляется в стене.
Универсальный	Этот крепеж аналогичен распорному типу, фиксация производится по типу «бабочки». Особенность его – возможность использования для самых разнообразных поверхностей стен.
Дюбель-гвозди	Крепеж применяется для монтажа конструкций к бетону из разных материалов. Гвоздь забивается в стену при помощи молотка, но лучше если использовать специальный пистолет.
Фасадный	Инструмент фасадного вида используется для устройства каркасных конструкций по основанию из кирпича и бетона. Дюбеля имеют некоторые общие характеристики с распорным типом, но они немного длиннее, а «шляпка» больше. Стержень и гильза изготовлены из стойких к ударам материалов.
Химический	Это не совсем обычный крепеж. В его составе специальная капсула, которая содержит химические вещества, поэтому шуруп изготовлен из металла. Используется дюбель для легкого бетона. При вкручивании элемента химикаты играют роль клея, поэтому нужно ждать, пока застынет основа. Обычно это длится от двух часов до суток.
КВТ	Работает только для газобетонных поверхностей. Особенность такого типа — широкая резьба, гарантирующая прочность при применении аналогичных дюбелей для пористых поверхностей.
GB	Такое крепление применяется для стеновых блоков из полистиролбетона. Его гильза напоминает распорную, но имеет спиралевидный вид. Дюбель GB вида выдерживает достаточно большие нагрузки. Их эффективно можно применять для крепления подвесных шкафов, вытяжки, полок и других тяжелых бытовых предметов.

Как установить анкерный болт?

Для примера, рассмотрим как крепить анкер распорной конструкции в бетонной стене.

1. Часто бетонные стены бывают покрыты штукатуркой. Для надёжного крепления анкерный болт должен находиться в слое бетона на определённой глубине, как правило, не менее 50 мм. Поэтому перед тек, как закрепить анкер, следует определить толщину штукатурки и выбрать соответствующую длину анкерной гильзы. 
2. Диаметр отверстия для распорного анкера должен быть довольно точным, так чтобы гильза заходила в стену с небольшим усилием. Следует соблюдать также и перпендикулярность отверстия. Глубина его должна быть чуть больше длины гильзы.
3. Разметку отверстий необходимо выполнять как можно точнее. После установки и фиксации анкера вытащить его будет уже невозможно. 
4. Отверстие после сверления нужно тщательно очистить от пыли и крошек бетона. Это можно сделать ёршиком, пылесосом, баллончиком со сжатым воздухом или, просто продувая с помощью резиновой груши и трубочки.  
5. В подготовленное отверстие лёгкими ударами молотка забивается анкер. Если он не заходит без усилий, следует ещё раз пройти отверстие сверлом с небольшими покачиваниями. 
6. Когда гайка на наружном конце шпильки или головка болта достигла поверхности стены, можно начинать закручивать её ключом. После одного‑двух оборотов усилие обычно заметно увеличивается. Это говорит о том, что конусовидная втулка заходит в гильзу. Если для данного анкера на упаковке указано максимальное усилие закручивания, лучше всего воспользоваться динамометрическим ключом. 

В любом случае не стоит производить закручивание «до упора» во избежание разрушения материала стены. Особенно это касается лёгких, пористых или пенобетонов, а также кирпича.

Часто случается, что гайка или головка болта начинают при закручивании уходить вглубь, в слой штукатурки. Если это гайка на резьбовой шпильке, можно продолжить закручивание пока она не углубится полностью в стену, а крепление выполнить другой гайкой сверху. Болт же следует выкрутить и подобрать под него шайбу бόльшего диаметра.

В этом видео показаны примеры монтажа анкерных болтов (как крепить анкера различных видов).

Встречаются и более экзотические конструкции анкерных крепёжных изделий, например, рамные, которые расклиниваются одновременно с двух концов, либо с отрывающейся головкой для антивандальной защиты.

Широко используются специализированные анкеры с крюком или кольцом, анкеры для подвесных потолков реечного или растрового типа и многие другие.

Понятие, назначение и применение анкерных крепежей

Анкер — разновидность крепежных изделий, которая вбивается, вворачивается или вводится в основание и способно не только закрепляться в нем, но и удерживать дополнительную конструкцию.

В переводе с немецкого анкер означает «якорь». По способу воздействия на основание крепеж подобного типа действительно напоминает якорь — рабочая часть анкера при закреплении расширяется и удерживает соединение на основании.

Крепеж подобного типа применяется при работе с твердыми материалами оснований — бетоном, кирпичом, природным камнем. Анкер позволяет удерживать достаточно массивные либо испытывающие динамические нагрузку конструкции, например, сантехнические изделия, кондиционеры, настенные телевизоры, спортивный инвентарь, подвесные потолки и т. д.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Универсальность и надежность анкерного соединения позволяет использовать их и при работе с другими материалами. Например, существуют анкеры для крепления в пористых и облегченных материалах, для соединения мебельных элементов. Подобный тип крепежного соединения нашел свое применение даже в стоматологии — анкерный штифт фиксируется в корневом канале зуба и служит опорой для пломбы или микропротеза.

Инструкции по использованию

Чтобы выполнить надежное и прочное крепление, прежде чем забить анкер, необходимо выполнить расчет его устойчивости на вырыв из стены под воздействием массы конструкции. Выполнить подобные расчеты можно, если использовать профессиональными таблицами, содержащими технологические характеристики анкерных метизов. Еще одним условием качественного крепежа является то, чтобы его правильно установить. На показатели прочности крепления оказывают влияние не только вес конструкции, но и плотность материала стены

Расстояние отверстия, измеряемого от наружного края вглубь стены, также имеет важное значение, когда выполняется монтаж

Во время выполнения строительных работ установка анкеров выполняется еще до момента заливки бетона либо после этого, уже на выполненное монолитное основание. При заливке бетона конструкцию анкера требуется закрепить к каркасу из арматуры при помощи сварочного соединения или с использованием вязальной проволоки, после чего уже заливается бетонный состав. Для защиты резьбового соединения его заворачивают в полиэтиленовую пленку. Следующие этапы монтажа выполняются уже после того, как монолитная поверхность полностью затвердеет.

Для этого делают разметку, где будут располагаться метизы. Затем с помощью электрической дрели либо перфоратора делают отверстие, которое будет на 10 мм длиннее, чем длина анкера. Что касается диаметра анкера, то он должен совпадать с диаметром сверла.

После того как отверстие будет готово, пыль и осколки материала удаляют с помощью пылесоса. Когда на стене имеется толстый слой отделки, длину отверстия необходимо увеличить на толщину отделки, потому что отделочный слой не является плотной монолитной структурой. При выполнении отверстия, чтобы анкер забить как можно плотнее, диаметр сверла можно взять на 0,5 мм меньше, чем диаметр метиза. Удобнее всего работать в этом случае перфоратором со сверлом, у которого имеется победитовый наконечник.

Установка механического типа анкера с гайкой – стержень болта помещают в подготовленное стеновое отверстие и забивают его при помощи молотка, гайку же после этого нужно закручивать с использованием гаечного ключа. Делать это нужно аккуратно, чтобы не испортить наружную часть анкера, где находится резьба. Когда потребуется метиз вытащить из бетонной стены, достаточно будет отвернуть в обратном направлении его гайку.

Если необходимо выполнить подвесной крепеж на вертикальную поверхность, то используют анкеры, снабженные кронштейном в виде крюка вместо гайки. Кронштейн потребуется вкрутить до упора в конструкцию анкера, следя за тем, чтобы головка крюка занимала правильную позицию для подвеса конструкции. Каждый анкер снабжен прилагаемой к нему инструкцией для пользователя. Перед монтажом необходимо ее изучить и узнать, какое количество оборотов кронштейна можно выполнить при монтаже.

Установка химического анкера – в метизах такого типа клеящий состав может быть расположен внутри капсулы или в отдельной емкости. Монтаж такого крепления состоит в том, что капсулу размещают в подготовленном отверстии, а после этого вворачивают шпильку или болт анкера. Клей при этом выходит в полость отверстия и начинает полимеризоваться. Необходимо дождаться полной полимеризации, время которой указано в инструкции, прилагаемой к химическому анкеру. Достать анкер из стены после того, как клеевой состав застынет, будет невозможно.

Если клеящий состав расположен в отдельной емкости, то картридж с клеем устанавливают в строительно-монтажный пистолет и, нажимая на спуск, выдавливают содержимое емкости в отверстие, полностью заполняя его. Затем в клеевой состав вкручивают анкерный метиз и дожидаются полной полимеризации состава. После этого на крепление можно вешать подвесную конструкцию.

Что такое анкерный болт, смотрите далее.

Разновидности

Выбирая анкеры, можно встретить несколько видов таких крепежей. Все они предназначены для разных задач, поэтому перед покупкой следует разобраться, где и как будет закрепляться болт. Изучив особенности таких изделий, можно понять, как правильно извлечь анкер из стены. Все они разделяются на несколько видов:

1. Изделия с гайкой. Такие анкеры являются самыми распространенными. Они состоят из цилиндра, внутри которого располагается болт с конусообразным концом. Принцип действия конструкции основан на том, что при закручивании втулка расклинивается. Это и обеспечивает надежное закрепление конструкции в стене.
2. С крюком. Анкеры этого типа отличаются только тем, что на верхней части находится не гайка, а крюк. Он обеспечивает удобство работы с крепежом. Метизы часто используются при закреплении светильников и люстр, а также в качестве элементов, на которые устанавливаются нагреватели воды и другие устройства.
3. С кольцом. В верхней части подобных изделий располагается кольцо, которое предназначено для удобной фиксации различных предметов. Как правило, такие анкеры приобретаются для установки внутри помещений.
4. Двухраспорные. Отличаются от остальных тем, что имеют сразу 2 втулки. При закручивании гайки в подобных болтах одна из втулок входит в другую и разжимает ее. При этом первая также расклинивается.

Анкеры разделяются на 3 вида по особенностям крепления, о чем будет подробнее рассказано ниже.

Извлечь двухраспорный анкер из стены можно несколькими способами, поэтому нужно заранее подготовить необходимые инструменты.

Классификации

По срокам эксплуатации выделяются анкеры:

По размерам крепежные элементы разделяются на:

• Малые (длиной до 5,5 см и диаметром до 0,8 мм).
• Средние (длиной до 12 см и диаметром до 1,2 см).
• Большие (длиной до 22 см и диаметром до 2,4 см).

По материалу основанию выделяются анкеры:

• Для плотных бетонных, кирпичных или каменных материалов.
• Для пустотелых кирпичных и бетонных оснований.
• Для листовых материалов — гипсокартона, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит.

По способу крепления выделяются:

Крепление осуществляется за счет прямого механического воздействия рабочей части анкера на основание (расклинивания, трения, упора, сопротивления материала и т. д.).

Дополнительно используют механизм (силу) склеивания, при закреплении применяется клей на основе полиэфирных смол.

Какой анкер используете Вы?

ХимическийМеханический

Механические анкеры по технике введения в основание разделяются на следующие типы:

• Клиновые.
• Распорные.
• Забивные.
• Винтовые.

• Втулочные.
• Разжимные.
• Пружинные.

Распорные

Распорные анкеры — классическая разновидность данного вида крепежа. Представляют собой стержень в виде болта или шпильки с конусовидным окончанием и внешним элементом в виде гильзы, втулки или пружинного кольца. Конический элемент под воздействием поступательного движения стержня распирает гильзу и закрепляет конструкцию в основании.

Разжимные

Разжимной анкер состоит из резьбового стержня, в качестве которого могут выступать болт, шпилька или винт, и гильзы, состоящей из 4 продольных лепестков с пружинным кольцом и конусной гайкой с одной из сторон. При вращении стержня конусная гайка разжимает лепестки гильзы, в результате чего анкер расширяется и закрепляется в основании за счет силы трения.

Клиновые

Клиновые крепежи представляют собой длинный стержень, на конце которого размещена деформационная гильза. После завинчивания стержня в высверленное отверстие происходит расширение лепестков гильзы. Данный вид крепежа способен выдерживать большие нагрузки.

Пружинные

Пружинные анкеры применяются при работе с тонкостенными основаниями, например, при обустройстве интерьера. Зачастую пружинные анкеры применяются в качестве потолочных и оборудуются крюком. Закрепления анкера происходит за счет разворачивания пружины.

Винтовые

Винтовые анкеры, или болты Молли, используют при работе с пустотелыми конструкциями с низкой несущей способностью — пустотелым кирпичом, гипсокартоном, древесно-стружечными и древесно-волокнистыми плитами и т. д. Болт Молли оборудуется специальной цангой, которая при затягивании болта раскрывается и упирается в материал с обратной стороны.

Втулочные

Анкеры втулочного типа состоят из 3 или более элементов, основным из которых является цанга — пружинная разрезная втулка. Также в конструкцию втулочного анкера входят расклинивающий элемент и стержень с резьбой. При закручивании анкера расклинивающий элемент входит в цангу и распирает ее, тем самым закрепляя крепежный элемент в основании.

Забивные

Основу забивного анкера составляет металлическая деформационная гильза с коническим отверстием, разрезами на корпусе и внутренней резьбой. В нижней части гильзы устанавливается боек. Гильза устанавливается в просверленное отверстие вручную или с помощью пневматического пистолета. При ударе по внешнему окончанию гильзы она деформируется, после чего в гильзу вкручивается болт или шпилька, необходимая для крепления какого-либо объекта.

Технические характеристики

Устройство анкера с гайкой

Особенности анкерного болта с гайкой определяют технические характеристики и несущую способность конструкции, основной элемент которой — шпилька. На резьбовую ее часть, расположенную вверху, накручивается гайка, а нижняя часть выполнена в форме конуса.

Второй по значимости элемент конструкции — втулка, на ее боковой поверхности имеются продольные прорези, имеющие вид лепестков. Втулка, надетая на шпильку, оставляет открытой лишь верхнюю часть, где размещена гайка изделия.

Принцип работы анкерного болта с гайкой, заключается в следующем:

• При закручивании гайки, которая размещается в отверстии анкерного болта, шпилька начинает втягиваться в отверстие втулки;
• Конусный конец детали разжимает лепестки;
• Высокая надежность фиксации болта, в заранее подготовленном отверстии, обеспечивается распорной втулкой, изготовленной литьем, и не имеющей на поверхности сварных швов, которые могут ослабить ее конструкцию.

Любой болт анкерный по бетону имеет обозначение, в котором его размеры указаны в миллиметрах, например, 8×10×50, где:

• 8 — размер резьбы;
• 10 — диаметр;
• 50 — длина изделия.

Разработаны стандарты на анкерные болты по бетону, размеры их:

• Диаметры ровной части шпильки от 6 мм до 24 мм;
• Диаметр резьба, от М5 до М20;
• Длина изделий, от18 мм до 400 мм.

К другим техническим характеристикам болтов относятся:

• Сила, вырывающая анкер из бетона — от 10,5 кН до 18,3 кН. При этом вылет части изделия может не причинять ущерб конструкции, или окончательно разрушить место соединения;
• Крутящий момент — от 10 Нм до 40 Нм;
• Изгибающий момент — от 5,2 Нм до 25,7 Нм.

Анкера бывают и нестандартными, если это необходимо для конструкции объекта. В этом случае проект детали должен соответствовать специальным СНиПам. Для предохранения изделий от разрушения и появления ржавчины, они имеют цинковое покрытие.

Стандартные анкерные болты

Инструкция по монтажу

Перед закреплением штыря, требуется собрать инструментарий. Потребуется: гайковый ключ, автопромпылесос, сверлила выполняющая роль дрифтера либо дрифтер, буравчик крепкий, колотило.

Сверление

Вначале основу бережно распределяют под зоны высверливания. Дальше по метке в бетоне буравят дыры требуемой протяженности (мерят по распорочной детали), ставя стопор на забурнике.

Дистанция от кромки стены обязательно в 2.5 раза обязана превосходить глубину дырки. После дырки требуется прочистить с помощью пылесоса. Когда убрать остатки пыли полностью не вышло, допускается сделать дыру глубже на 1-2 см.

Монтаж анкера с гайкой

Распорочный кусок штыря вводится в фундамент, забивается колотилом до глубокого ныряния в арболит (кромки – вровень со стенкой). Далее вводят штырь, гайку прибалчивают, и прокручивание позже реализовать стало не реальным. Изготовители назначают предельно старание ввинчивания – здесь потребуется силомерный ключ.

Затяжка до акцента в эксплуатации с отдельными основами (армогазобетон, армопенобетон) сможет являться обстоятельством изгибания и поломки вещества.

Монтаж химического анкера

При сборе хим. штыря, требуется немного иной ассортимент инструментариев:  дрифтер, гайковый ключ, стройпылесос, штифты с резьбой, спец. клей, сборный пистоль. Ради огромной доли крепежных деталей подбирают в основном клейстер.

Вначале наносят метки на основе, буравят и чистят дыры. До заливки в бетон склеивающего состава необходимо ввертеть ажурную пиноль, вследствие чего хим. материал зафиксируется в теле основания. После следует наполнить дырки на 2/3 спец. клеем, ставя штырь, помаленьку вворачивая его для ровного расположения склеивающего изделия. После высыхания спец. клея – завинчивают гайку ключом.

Виды анкеров по способу монтажа

Ампульный – представляет собой стеклянную капсулу с двухкомпонентной смесью и предназначен для разового использования. Требует перемешивания непосредственно в отверстии.

Картриджный – клеевой состав расположен в баллоне и перемешивается сразу при подаче. Для ввода в отверстие необходим специальный пистолет.

При соблюдении технологии в процессе проведения строительных работ исключено выдергивание анкера без повреждения самого материала. Это один из самых прочных анкеров, позволяющий выдержать высокие вибрационные и динамические нагрузки. Допускается использование химического анкера под водой и на неподготовленной поверхности.

Регулируемые. К элементам крепления, способным компенсировать усадку, относится анкер, регулируемый по высоте. Он выполнен в форме винта и имеет две квадратные пластины, изготовленные из одного материала с перфорированными отверстиями для крепления шурупами.

Регулируемый анкер устанавливается под столбы и способен отрегулировать горизонтальную поверхность относительно вертикальной.

Разновидности анкерных соединений для бетона

Одним из самых широко применяемых видов являются изделия, в основе работы которых лежит механический принцип.

Металлические

Металлические анкера используются в основном для крепления в твердых материалах. Их поверхность выполнена из углеродистой стали и покрыта специальным цинковым составом, что полностью исключает возможность возникновения коррозии.

Забивные

Забивной анкер – устройство, с помощью которого крепежный элемент соединяется с массивом основания. Он имеет конусообразный клин и внутреннюю резьбу и отлично подходит для использования в бетонных перекрытиях.

Встречаются несколько видов: с насечками и без них. Работы по монтажу могут выполняться вручную или же с помощью пневматического инструмента.

Важно учитывать, что ослабить крепление не представляется возможным, поэтому необходим тщательный подход к планированию.

Латунные

Забивной анкер, изготовленный из латуни, относится к латунным, его еще называют цанга. Характерной особенностью является отсутствие расклинивающего элемента и антикоррозионная стойкость.

Латунный анкер (цанга) вставляют в подготовленное отверстие и закрепляют шпилькой или болтом. Ребристая поверхность гильзы позволяет выдерживать значительные нагрузки и гарантирует прочное соединение.

Стоимость данного вида крепежа значительно дороже стального, но благодаря латунному исполнению повышается надежность фиксации конструкций.

Распорные

Данный анкер относятся к типу заклинивающих элементов. Он имеет металлическую гильзу, на одном конце которой располагается распорная часть из четырех сегментом, а на втором находится резьба с гайкой и шайбой.

Распорный анкер выдерживает высокие нагрузки и может использоваться в растянутых зонах бетона с трещинами. Для более надежного соединения используются двухраспорные анкера, имеющие две гильзы. Распорная втулка в свою очередь имеет несколько зон расклинивания: у шляпки винта (болта) и внутри несущего основания.

Химические

Крепежный элемент, принцип работы которого основан на силах когезии и адгезии, называют химическим анкером

Важно учитывать, что подготавливаемое отверстие должно быть больше диаметра самого фиксирующего устройства на 2 мм.

Для крепления в сетчатую гильзу заливают предназначенный клеевой состав. Затем вставляется анкерный болт подходящего размера. До полного застывания клея возможна корректировка положения химического анкера по отношению к конструкции.

Типы и виды анкеров и способы их крепления

Анкерное крепление по бетонным конструкциям бывают очень разнообразными, применять  единственную или множество влияющих сил – опора, молекулярное звено в стадии слипания, трение, излома, стягивания и т. д.

По предназначению виды анкерных болтов для бетон конструкций изготавливаются: рамковыми, потолочными, опорными и многофункциональными. По конфигурации – кривыми и прямыми, с монтажной или целостной системой. Вид анкера бывает волнистой или приглаженной.

По методу сборки болт фундаментный бывает  сквозного скрепления, вклинивания, вколачивания, ввертывания и т.п.

Значительный смысл содержит вещество, из которого произведен продукт. В случае стали, уровень крепости 6.8 и больше, обработанная средством против коррозии, тогда выдерживает она намного дольше. Латунь же не вынесет суровых отвесных напряжений.

Распорные

Распорный анкер строительного бетона довольно часто употребляются с гайками, в данном способе работает Fтр. Они похожи  на не очень большой стержень с нарезкой, колпачком в форме втулки и конуса.

Если крепежный элемент ввертывается в фундамент, он расходится и крепко удерживает элемент в бетонной глыбе.

Распорочные анкера, установленные в стены, в следующий раз применяться не смогут.

Распорочные анкеры так же являются гильзовыми и втулочными. Применяются для плотных оснований бетон-конструкций. Маленькая зона соприкосновения порой при малом калибре модели предоставляет вариант удерживать весомые перегрузки.

Анкерный болт с гайкой бывает электроцинкованным, горячецинкованным, и имеет кислотоупорное свойство. К этому причисляют винтообразные анкеры, выполненные из нержавеющей стали.

Забивные

Забивные анкеры подбирают для крепких бетонов.

Болт фундаментный монтируется с применением этого вида штырей – при сборке коробов, верхних воздухозаборников, размещении технического оснащения.

Предварительно перед забиванием скобы в каменную стену, буравят подходящую пробоину. Позже заколачивают металлоизделие, ободом разводят это, вворачивают стержень с резьбой требуемой протяженности. Подобный фундаментный болт, касаются стержень-нагель, верхний (на потолке) анкер.

Практично укреплять на них подвесы, опоры, потолки Армстронг. Обычно крепежный элемент используют в роли охраннопожарного либо против вандализма, так как штырь постоянный и снят его нельзя.

Рамные

Применяются для разъединения проемов, где ставиться оконные и дверные коробки. Пиноль сделана с разрезом по длине, незначительная рассоединяющая муфта в ходе стягивания эффективно подпирает проем системы, пройдя до подходящего места.

С целью защищенности от смещений и привертывания рядом своей точки наверху пиноли присутствует акценты.

Саморезы по бетону

Тут прочность установки происходит резьбой, сделанной по цельной протяжности штыря. В стадии ввертывания в бетонированную опору формируется массивное противодействие на отрыв или смещение механизма. При применении такого образца крепежного элемента бывает довольно большая несущая возможность (до 100 кг).

 Разжимные

Может использоваться для закрепления карнизов, стеллажей, источников света, полотен и прочих предметов в полые сооружения с малой несущей возможностью. Зажим на винте или штыре исполнен в качестве расходящейся юбочки, она в ходе ввинчивания штыря в фундамент вонзается во внутрь основы.

По наружной части зажима в арболит погружаются особые иглы, не позволяющие штырю сдвигаться или провертываться во время сборки.

Химический анкер

Данный анкерный болт по бетону представляет собой полужидкую часть, легко затвердевает. Как раз данной частью штифт вклинивается в глыбу бетона. Ввиду данного состава, получается гарантировать прочное сцепление основы и штыря с однородным порядком нагружаемости по полной протяженности крепежного материала.

Хим. анкера для строительного монолита не побуждают скрытой нагрузки, значительно понижая опасность развала и деструкций.

Материал для изготовления забивных анкеров и принцип их действия

Производятся в большинстве своем из латуни либо высокоуглеродистой стали. Для защиты от воздействия окружающей среды на поверхность элементов конструкции напыляют защитный антикоррозийный состав.

Для достижения большей механической прочности анкера выпускают цельными, без использования сварки и пайки. Внутренняя резьба изделия имеет форму конуса, а с боковин имеет технологические прорези, необходимые для формирования лепестков, выполняющих функцию распорок при забивании в анкер распорного элемента.

При его введении во втулку, он оказывает воздействие на ее конические стенки и распирает лепестки. Таким образом достигается сильное сцепление с несущей конструкцией – стеной, потолком, полом.

Давление лепестков на несущую конструкцию может повредить ее, поэтому не рекомендуется применять анкера для переборок из пено- и газобетона, очень осмотрительно для ракушечника, но можно смело применять для конструкций из бута или бетона.

Анкер на вырывание. Нагрузки анкеров

[REQ_ERR: COULDNT_CONNECT] [KTrafficClient] Something is wrong. Enable debug mode to see the reason.

Опыт работы на различных производствах и стройках — 12 лет, из них 8 лет — за рубежом. Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных. Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний. Как рассчитать анкерные болты на выдергивание из бетона? Главная Расчет Как рассчитать анкерные болты на выдергивание из бетона?

Испытание анкеров

Coming Soon Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире? Зачастую стены из мягкого материала, например, пеноблоки и газосиликат, с трудом переносят большую нагрузку.

Кухонная мебель «сползает» вниз под собственным весом, это приводит к тому, что пористая структура газобетона со временем проминается, и дыры, в которых крепятся анкеры, расширяются и в какой-то момент стены могут не удержать груз.

Мы заинтересовались, сколько весит средняя кухня. Расспросили мебельные магазины и узнали, что пустые, без посуды, подвесные модули для кухни весят около кг.

Именно поэтому, вместе с нашими керамзитобетонными блоками мы решили проверить, насколько хорошо справляются с испытаниями газосиликатные и пеноблоки и сравнить результаты. Испытания керамзитобетонных блоков. Чтобы провести исследование в лабораторных условиях, нами были подготовлены образцы стандартного, утолщенного и полнотелого керамзитобетонных блоков.

Применение

В каждый керамзитобетонный блок были вмонтированы по пять дюбелей: по два с одной стороны и три с другой. Миф: сверлить керамзитобетонные блоки тяжело. Многие наши заказчики считают, что сверлить керамзитобетонные блоки тяжело, другие даже специально обзаводятся кирпичными стенами в тех комнатах, где планируют установить подвесную мебель. Об этом мы писали в материале об одном из объектов в Московской области.

На самом деле при верном подходе проблем со сверлением дыр для установки дюбелей не возникает. Сами мы просверлили отверстия перфоратором, используя бур по бетону. В керамзитобетонных блоках нет ни арматуры, ни щебня, которые бы помешали процессу сверления, поэтому для установки дюбелей нет никаких препятствий.

Челюсти гидры. Это крепежный тестер, который предназначен специально для измерения несущих способностей стен. С помощью этого аппарата можно регистрировать точные данные по результатам испытаний. Принцип работы крепежного тестера. Сердечник крепежного тестера захватывает головку шурупа.

За счет вращения ручки тестера увеличивается вырывающее усилие. Все результаты фиксирует манометр, единица измерения — килоньютон кН. Один кН, грубо говоря, эквивалентен массе кг. Черная стрелка показывает вытягивающее давление прибора.

По мере увеличения усилия она начинает двигаться и тянет вместе с собой красную. Когда происходит смещение анкера в материале, вытягивающее давление падает и черная стрелка отходит назад, а красная фиксирует результат. Каждый дюбель, глубоко залегший в недра керамзитобетоннго блока, подвергается такому испытанию, стоит ли говорить, что чем большую цифру показывает манометр, тем крепче дюбель держится в блоке.

Каждый анкер подвергается испытанию поочередно. Первичные результаты записываются прямо на блоке.

Назначение анкера

Потом специалистами производятся необходимые расчеты для подведения итогов. Все результаты фиксируются в килограммах, для удобства и лучшего понимания. Что же они показали? Несущая способность анкера в керамзитобетонных блоках производства Чебоксарский Стройкомбинат тяговая нагрузка, кг.

Испытание 1;;; Испытание 2;;; Испытание 3;;; Испытание 4;;; Испытание 5;;; Среднее значение;;; Результаты радуют: каждый отдельный дюбель, вмонтированный в стандартный керамзитобетонный блок, в среднем может выдержать нагрузку в кг, утолщенный в , полнотелый — в ! И, если керамзитобетонные блоки справляются с такой нагрузкой, то средний вес кухни им точно нипочем.

С керамзитобетонными блоками все ясно, они вполне в состоянии выдержать большие нагрузки. Признаемся честно, мы даже испытали гордость за качество своего товара.

Но наше любопытство завело нас еще дальше — мы решили подвергнуть испытаниям пенобетонные и газосиликатные блоки.

Испытания на вырыв анкеров пено- и газоблоков. Процедура проверки пено и газобетонных блоков ничем не отличалась от предыдущей: пять анкеров монтировались в блок, а крепежный тестер поочередно вытягивал дюбели из тела блока, фиксируя нагрузку.

Перейти к новому. Вот такая конструкция крепления трубопровода к железобетонной колонне как вариант — кирпичная стена. Нужно посчитать вырывание анкеров посоветуйте литературу.

Которые должны плотнее сидеть в стене и их используют специально для пено- и газобетонных блоков. Но что же показал беспристрастный прибор? Допускается также прикладывать нагрузку ступенями. Диаметр отверстия в прикрепляемой детали должен соответствовать значениям, приведенным в таблице А.

Гильза для испытания на сдвиг должна быть изготовлена из закаленной стали и иметь закругленные кромки 0,4 мм см. Высота гильзы в зоне контакта с анкером должна быть не менее наружного диаметра анкера. Внутренний диаметр гильзы должен соответствовать размерам, представленным в таблице А.

Для снижения трения между пластиной с гильзой и бетоном основания следует использовать прокладку из фторопласта.

Через 10 мин после затяжки следует ослабить момент до 0,5.

Как рассчитать анкерные болты на выдергивание из бетона?

В целях соблюдения указанных требований следует проверять диаметр сверла через каждые 10 сверлений. Перемещения анкера относительно поверхности бетона должны быть измерены путем использования одного индикатора перемещения на головке анкера или двух индикаторов, располагаемых по обе стороны от анкера см.

В последнем случае необходимо принимать среднее значение перемещения.

Применяется для крепления тяжелых конструкций, либо если к точке крепления предъявляются повышенные эстетические требования. Крепление анкерами с шестигранной головкой используется в случае работ электрическим гайковертом, так как, в отличии от анкерного болта с гайкой , у анкера болтом не происходит смещения внутренней шпильки за пределы конструкции. Анкер состоит из шестигранного болта, распорной цанги, перемещаемой резьбовой частью болта внешней оболочки гильзы.

С помощью клиньев, установленных в заранее подготовленные отверстия, формируют трещину в основании согласно схеме на рисунке А. Трещина должна проходить через отверстие по всей его глубине.

Испытания креплений необходимы для определения несущей способности стены. Кроме того, исследование позволяет выяснить, какой тип анкерного крепежа следует выбрать при строительстве, ремонте или реконструкции здания.

После этого устанавливают анкер в место образования трещины согласно инструкции производителя. Выполняют раскрытие трещины и проводят испытание анкера. Испытание проводят до разрушения в соответствии с 6. Выполняют выдержку 10 мин, контролируют момент затяжки и выполняют подтяжку анкера моментом до 1,3. Диаметр отверстия с гарантированным зазором, выполненного в анкерной пластине, должен соответствовать значениям, приведенным в таблице А.

Толщину пластины следует принимать равной.

Допускается вместо анкерной пластины применять квадратные шайбы шириной 4 и толщиной. После каждого шага необходимо осматривать поверхность бетона на наличие трещин. Момент затяжки следует увеличивать до прекращения его роста. Рисунок 2 — Схема испытания анкера при влиянии армирования основания.

Схема приложения нагрузки представлена на рисунке А. Количество циклов нагружения от до принимают до 10 либо до разрушения анкера.

Обучение и техническая поддержка для проектировщика на Prof-il.ru

В протокол испытания должны быть включены следующие сведения:. Приложение А справочное. Рисунок А. Таблица А. В миллиметрах.

Внешний диаметр анкера или.

Выбор и установка анкеров

Диаметр отверстия в свету гильзы. Приложение Б обязательное. Сверла буры для выполнения отверстий под анкеры должны позволять выполнение установочных отверстий заданной глубины с указанным номинальным диаметром. Фактический диаметр сверла, определяемый максимальным габаритом режущей части см.

Комбинированное разрушение бетонного конуса и вырывание анкерного болта

Комбинированное разрушение бетонного конуса и вырывание анкерного болта происходит, когда связь между цементным раствором или смоляным связующим веществом и бетоном разрушается, позволяя болту и цементному раствору или смоле вырваться из бетона, взяв небольшой конус бетона, а также. Этот механизм отказа показан на диаграмме ниже.

Этот режим отказа применим только к химически связанным анкерам. Таблица расчета бетонных анкеров CivilWeb завершает приведенные ниже расчеты для химически связанных анкеров в соответствии со стандартом BS EN 19.92-4.

Расчеты для проверки конструкции

Чтобы избежать этого вида отказа, прочность сцепления вяжущего вещества и бетона плюс прочность небольшого бетонного конуса должна быть больше, чем растягивающее усилие отрыва, как показано в приведенном ниже уравнении.

Частичный коэффициент безопасности для комбинированного отказа при вытягивании конуса и болта ( γ _Mp )

Этот частичный коэффициент безопасности рассчитывается по приведенной ниже формуле, которая зависит от качества установки.

Частичный коэффициент безопасности для бетона (

γ _c )

Обычно рекомендуется значение 1,5.

Характеристическое сопротивление разрушению комбинированного бетонного конуса и анкерного болта (N _Rk,p )

Это определяется следующим уравнением;

Начальная характеристика сопротивления комбинированному разрушению конуса и отрыва (N _Rk,p ⁰ )

Начальное значение определяется следующим уравнением;

Диаметр болта (d) (мм)

Это диаметр болта, который можно взять из информации производителя. Стандартные размеры болтов приведены в таблицах внизу этой страницы.

Характеристика прочности сцепления (τ

_Rk ) (Н/мм ² )

Это сопротивление сцепления между химическим анкером и бетонной поверхностью. Это можно взять из информации производителя. Это также может зависеть от прочности бетона и от того, имеет ли бетон трещины или нет.

Эффективная глубина (h

_ef )

Эффективная глубина анкера.

Там, где рассматривается узкий бетонный элемент, могут быть 3 или 4 стороны, которые ограничены близостью краев. В этих случаях эффективная глубина (h _ef ) должна быть изменена с использованием большего значения из следующих двух уравнений;

Максимальное расстояние от центра крепежа до края бетона (C _max )

Максимальное расстояние между центрами крепежных элементов (S _max )

Пример диаграммы показан ниже.

Фактор геометрического эффекта (A _{p, N} и A ⁰ _{p, N} )

На общую способность выдергивания крепежа или группы крепежей может влиять близость краев бетона и мощность других креплений, соединенных в группу. Это похоже на расчет разрушения бетонного конуса, но немного отличается, поскольку конус в комбинированном случае меньше.

Справочная проекционная площадь (A

⁰ _p,N )

Это идеализированная проекционная площадь для одиночного крепежа, не ограниченного бетонными кромками. Это можно рассчитать с помощью следующих уравнений;

Характеристическая прочность сцепления – бетон без трещин (τ

_Rk,ucr ) (Н/мм ² )

Это прочность сцепления, достигаемая в бетоне C20/25 без трещин. Это можно взять из информации производителя.

Эффективная глубина (ч

_ef )

Эффективная глубина анкера.

Диаметр болта (d) (мм)

Это диаметр болта, который можно взять из информации производителя. Стандартные размеры болтов приведены в таблицах внизу этой страницы.

Фактическая проектируемая площадь (A

_p,N )

Это идеализированная фактическая проектируемая площадь для крепежа или группы, включая ограничение бетонными кромками и области перекрытия соседних крепежей в одной группе. Несколько примеров этого расчета показаны ниже;

Подобно расчетам разрушения конуса бетона, описанным в предыдущем разделе, расчет этих площадей на практике может быть трудоемким, особенно если местоположение не является фиксированным и требует оптимизации. Электронная таблица проектирования бетонных анкеров CivilWeb позволяет пользователю вводить основные геометрические параметры бетонного элемента и крепежа или группы, а затем мгновенно рассчитывать максимальное сопротивление конуса бетона. Затем это можно легко оптимизировать, просто отрегулировав положение застежки или группы.

Коэффициент воздействия на кромку бетона (Ψ _s,N )

Когда крепеж или группа размещаются близко к краю бетонного блока, это изменяет распределение напряжений в бетоне. Этот эффект может привести к значительному снижению способности конуса вытягиваться, если крепежные элементы установлены близко к краю бетона. Этот эффект можно рассчитать, используя приведенное ниже уравнение;

Коэффициент влияния эксцентриситета (Ψ _ec,Np )

Этот коэффициент учитывает влияние эксцентрично нагруженных анкерных групп. Это можно рассчитать, используя приведенное ниже уравнение;

Эксцентриситет результирующей растягивающей нагрузки (

e _N )

S

_cr,Np (как определено выше)

умноженные вместе.

Фактор эффекта выкрашивания оболочки (Ψ _re,N )

Для анкеров, установленных с эффективной глубиной менее 100 мм, может быть снижение способности выдергивания конуса, поскольку прочность арматуры не будет полной. мобилизован. Это игнорируется, если арматура расположена плотно (расстояние <150 мм). Этот эффект можно рассчитать, используя приведенное ниже уравнение;

Эффективная глубина (h

_ef )

Эффективная глубина анкера.

Коэффициент поверхности разрушения (Ψ _{г, Np} )

Этот коэффициент учитывает влияние поверхности разрушения для групп анкеров. Его можно рассчитать, используя приведенное ниже уравнение;

Расстояние (с) (мм)

Расстояние между анкерами в группе. Там, где это варьируется, можно взять среднее значение.

Начальный коэффициент поверхности разрушения (Ψ

_г ⁰ _,Np )

Это можно рассчитать, используя приведенное ниже уравнение;

Количество анкеров в группе (n)

Эффективная глубина (h

_ef )

Эффективная глубина анкера.

Диаметр болта (d) (мм)

Это диаметр болта, который можно взять из информации производителя. Стандартные размеры болтов приведены в таблицах внизу этой страницы.

Характеристика прочности сцепления (τ

_Rk ) (Н/мм ² )

Это прочность сцепления между химическим анкером и бетонной поверхностью. Это можно взять из информации производителя. Это также может зависеть от прочности бетона и от того, имеет ли бетон трещины или нет.

Характеристика кубической прочности бетона (

f _{ck, куб} )

Это значение может быть взято из испытаний, проведенных во время заливки бетона, или из проектной информации.

Фактор бетона с трещинами (k)

Этот коэффициент учитывает наличие или отсутствие трещин в бетоне. Для бетона без трещин рекомендуется значение k 3,2, для бетона с трещинами рекомендуется значение 2,3.

Комбинированное разрушение бетонного конуса и разрушение анкерного болта

Этот вид разрушения может потребовать много времени для расчета конструкции химического анкера, поскольку он частично зависит от прочности анкерного болта на выдергивание и частично от сопротивления бетонного конуса. Электронная таблица проектирования бетонных анкеров CivilWeb мгновенно выполняет все вышеперечисленные расчеты и позволяет проектировщику сразу увидеть чувствительность ключевых параметров конструкции, отображая уникальные расчетные графики.

Получите копию таблицы проектирования бетонных креплений CivilWeb всего за 20 фунтов стерлингов.

Загрузить бесплатную пробную версию

Чтобы опробовать полнофункциональную бесплатную пробную версию этого программного обеспечения, нажмите здесь или введите свой адрес электронной почты ниже, чтобы подписаться на нашу рассылку.

Кодовая проверка анкеров (AISC) | IDEA StatiCa

Силы в анкерах, включая вырывающие силы, определяются методом конечных элементов, а сопротивления проверяются с использованием норм ACI 318-14 — Глава 17.

Доступен только LFRD. Анкерные стержни спроектированы в соответствии с AISC 360-16 – J9 и ACI 318-14 – Глава 17. Оцениваются следующие сопротивления анкерных болтов:

• Прочность стали анкера при растяжении ϕN _sa ,
• Прочность бетона на отрыв при растяжении ϕN _cbg ,
• Прочность бетона на отрыв ϕN _p ,
• Прочность бетона на боковую поверхность при выбросе ϕN _сб ,
• Прочность стали анкера на сдвиг ϕV _sa ,
• Прочность бетона на отрыв при сдвиге ϕV _cbg ,
• Прочность бетона на отрыв анкера при сдвиге ϕV _cp .

Пользователь должен выбрать состояние бетона (с трещинами или без трещин – без трещин в рабочем состоянии) и тип анкеров (с шайбами ​​или без них).

Прочность стали анкера при растяжении

Steel strength of anchor in tension is determined according to ACI 318-14 – 17.4.1 as

ϕN _sa = ϕ A _se,N f _uta

where:

• ϕ = 0,7 – коэффициент снижения прочности анкеров на растяжение согласно ACI 318-14 – 17.3.3, коэффициент редактируется в настройках кода
• A _se,N – зона растяжения
• ф _uta – указанная прочность на растяжение анкерной стали не должна превышать 1,9 f _ya и 125 тыс.фунтов/кв.дюйм

Прочность бетона на вырыв

Прочность бетона на вырыв рассчитывается в соответствии с Расчетом несущей способности бетона (CCD) в ACI 318-14 – глава 17. В методе CCD считается, что бетонный конус формируется под углом примерно 34° (от 1 вертикали до 1,5 горизонтали). Для упрощения конус считается квадратным, а не круглым в плане. Считается, что напряжение разрушения бетона в методе ПЗС уменьшается с увеличением размера поверхности разрыва. Следовательно, увеличение силы прорыва в ПЗС-методе пропорционально глубине заделки в степени 1,5. Анкеры, бетонные конусы которых перекрываются, образуют группу анкеров, образующих общий бетонный конус. Обратите внимание, что не существует эквивалентного решения ASD для расчета конкретной мощности.

\[ \phi N_{cbg} = \phi \frac{A_{Nc}}{A_{Nco}} \psi_{ec,N} \psi_{ed,N} \psi_{c,N} \psi_ {cp,N} N_b \]

где:

• ϕ = 0,7 – коэффициент снижения прочности анкеров при растяжении согласно ACI 318-14 – 17.3.3, коэффициент редактируется в Code setup
• A _Nc – фактическая площадь конуса отрыва бетона для группы анкеров, образующих общий конус бетона
• А _Nco = 9 ч _ef ² – зона конуса отрыва бетона для одиночного анкера, не подверженного влиянию кромок
• \( \psi_{ec,N} = \frac{1}{1+\frac{2 e’_N}{3 h_{ef}}} \) — коэффициент модификации для групп анкеров, нагруженных эксцентрично при растяжении; в случае, когда внецентренная нагрузка существует вокруг двух осей, коэффициент модификации Ψ _ec,N рассчитывается для каждой оси отдельно, и используется произведение этих коэффициентов
• \( \psi_{ed,N} = \min \left ( 0,7 + \frac{0,3 c_{a,min}}{1,5 h_{ef}}, 1 \right ) \) – коэффициент модификации для краевого расстояния
• c _a,min – наименьшее расстояние от анкера до края
• Ψ _c,N – поправочный коэффициент для конкретных условий; Ψ _c,N =1 для бетона с трещинами, Ψ _c,N =1,25 для бетона без трещин
• Ψ _cp,N = min ( c _a,min / c _ac ,1) – поправочный коэффициент для расщепления для вставных анкеров, предназначенных для растрескивания бетона без расщепления дополнительной арматуры для контроля бетона ; 9{5/3} \)
• k _c = 24 для закладных анкеров
• h _ef – глубина посадки; согласно главе 17. 4.2.3 в ACI 318-14, эффективная глубина анкеровки h _ef уменьшается до \( h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5} , \frac{s}{3} \right ) \) если анкеры расположены менее 1,5 h _ef от трех и более ребер
• s – расстояние между анкерами
• c _a,max – максимальное расстояние от анкера до одной из трех близких кромок
• λ _a = 1 – коэффициент модификации для легкого бетона
• f’ _c – прочность бетона на сжатие [psi]

В соответствии с ACI 318-14 – 17.4.2.8, в случае анкеров с головкой площадь проектируемой поверхности A _Nc определяется по эффективному периметру шайбы, которая является меньшим значением из d _a + 2 t _wp или d _wp , где:

• d 4 _{диаметр анкера}
• d _wp – диаметр шайбы или размер кромки
• t _wp – толщина шайбы

Группа анкеров проверяется по сумме растягивающих усилий в анкерах, нагруженных на растяжение и образующих общий бетонный конус.

Участок конуса выламывания бетона для группы анкеров, нагруженных растяжением, образующих общий конус бетона, A _c,N показан красной пунктирной линией.

Согласно АКИ 318-14 – 17.4.2.9, если анкерная арматура разработана в соответствии с АКИ 318-14 – 25 с обеих сторон поверхности отрыва, считается, что анкерная арматура передает усилия растяжения, а прочность бетона на отрыв составляет Не Оценено.

Прочность бетона на отрыв

Прочность бетона на отрыв анкера определена в ACI 318-14 – 17.4.3 как

ϕN _PN = ϕψ _{C, стр.} N _P

Где:

• ϕ = 0,7-Коэффициент уменьшения прочности для анкеры в понижении в соответствии с ACI 318-14-14.13.3 3.13. 3-17.15 = 0,7-коэффициент уменьшения прочности для анкеры. редактируется в настройках кода
• Ψ _c,P – поправочный коэффициент для состояния бетона; Ψ _c,P = 1,0 для бетона с трещинами, Ψ _c,P = 1,4 для бетона без трещин
• № _P = 8 A _brg f’ _c для анкера с головкой
• A _brg – опорная поверхность головки шпильки или анкерного болта
• f’ _c – прочность бетона на сжатие

Прочность бетона на отрыв для других типов анкеров, кроме головных, не оценивается в программном обеспечении и должна указываться производителем.

Прочность бетона на боковую поверхность при выбросе

Прочность бетона на выдавливание боковой грани анкера с головкой при растяжении определяется в ACI 318-14 – 17.4.4 как

\[ \phi N_{sb} = \phi 160 c_{a1} \sqrt{A_{brg}} \sqrt{f’_c} \]

Прочность бетонной боковой грани на выброс умножается на один из понижающих коэффициентов:

• \( \frac{1+\frac{c_{a2}}{c_{a1}} {4} \le 1 \)
• \( \frac{1+\frac{s}{6 c_{a1}}}{2} \le 1 \)

где:

• ϕ = 0,7 – коэффициент снижения прочности анкеров при растяжении в соответствии с ACI 318-14 – 17.3.3, редактируется в Настройках правил
• c _a1 – меньшее расстояние от осевой линии анкера до края
• c _a2 – большее расстояние, перпендикулярно c _a1 , от центральной линии анкера до края
• A _brg – опорная поверхность головки шпильки или анкерного болта
• f’ _c – прочность бетона на сжатие
• h _ef – глубина посадки; согласно главе 17. 4.2.3 в ACI 318-14, эффективная глубина анкеровки h _ef сокращается до \( h_{ef} = \max \left ( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \frac{s}{3} \right ) \), если якоря расположены менее 1,5 h _ef от трех и более ребер
• s – расстояние между двумя соседними анкерами возле одного края

Прочность стали на сдвиг

Прочность стали на сдвиг определяется по ACI 318-14 – 17.5.1 как

ϕV _sa = ϕ 0,6 A _se,V f _uta

где:

• ϕ = 0,65 – коэффициент снижения прочности для анкеров на растяжение в соответствии с кодом ACI 4 8 –284 3194, редактируемый 3194-1 Код 3194-1.
• A _se,V – зона растяжения
• f _uta – указанная прочность на растяжение анкерной стали не должна превышать 1,9 f _ya и 125 ksi

Если выбран растворный шов, прочность стали на сдвиг V _sa умножается на 0,8 (ACI 318-14 – 17. 5.1.3).

Сдвиг на плече рычага, имеющий место в случае опорной плиты с увеличенными отверстиями и шайбами ​​или пластинами, добавленными к верхней части опорной плиты для передачи усилия сдвига, не учитывается.

Прочность бетона на отрыв анкера при сдвиге

Прочность бетона на отрыв анкера или группы анкеров при сдвиге рассчитывается в соответствии с ACI 318 14 – 17.5.2.

\[ \phi V_{cbg} = \phi \frac{A_V}{A_{Vo}} \psi_{ec,V} \psi_{ed,V} \psi_{c,V} \psi_{h, V} \psi_{\alpha,V} V_b \]

где:

• ϕ = 0,65 – коэффициент снижения прочности анкеров при сдвиге согласно ACI 318-14 – 17.3.3, редактируется в настройках кода
• A _v – расчетная зона разрушения бетона анкера или группы анкеров
• A _vo – расчетная зона разрушения бетона одного анкера, если она не ограничена угловыми влияниями, расстоянием или толщиной элемента
• \( \psi_{ec,V} = \frac{1}{1+\frac{2 e’_V}{3 c_{a1}}} \) — коэффициент модификации для групп анкеров, нагруженных эксцентрично при сдвиге
• \( \psi_{ed,V} = 0,7 + 0,3 \frac{c_{a2}}{1,5 c_{a1}} \le 1,0 \) – коэффициент модификации для краевого эффекта
• Ψ _c,V – поправочный коэффициент для состояния бетона; Ψ _c,V = 1,0 для бетона с трещинами, Ψ _c,V = 1,4 для бетона без трещин
• \( \psi_{h,V} = \sqrt{\frac{1,5 c_{a1}}{h_a}} \ge 1 \) — коэффициент модификации для анкеров, расположенных в бетонном элементе, где h _{a 9{1. 5} \справа ) \)}
• l _e = h _ef ≤ 8 d _a – длина несущей способности анкера при сдвиге
• d _a – диаметр анкера
• f’ _c – прочность бетона на сжатие
• с _а1 – расстояние от края в направлении нагрузки; согласно Кл. 17.5.2.4, для узкого элемента, c _2,max < 1,5 C ₁ , который также считается тонким, H _A <1,5 C ₁ , C ‘ ₁ используется в предыдущих уравнениях вместо C ₁ . c’ ₁ = max ( c _2,max /1,5, h _a /1,5, s _{1,max 900)}
• c _a2 – расстояние от края в направлении, перпендикулярном нагрузке
• c _2,max – наибольшее расстояние от края в направлении, перпендикулярном нагрузке
• s _c,max – максимальное расстояние, перпендикулярное направлению сдвига, между анкерами в группе

IF C _A2 ≤ 1,5 C _A1 и H _A ≤ 1,5 C _A1 , \ (C_ {A1} = \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC \ MAC. a2}}{1.5}, \frac{h_a}{1.5}, \frac{s}{3} \right ) \), где s — максимальное расстояние, перпендикулярное направлению сдвига, между анкерами в группе.

Согласно ACI 318-14 – 17-5.2.9, если анкерная арматура разработана в соответствии с ACI 318-14 – 25 с обеих сторон поверхности прорыва, предполагается, что анкерная арматура передает усилия сдвига и разрушения бетона прочность не оценивается.

Прочность бетона на отрыв анкера при сдвиге

Прочность бетона на отрыв рассчитана в соответствии с ACI 318-14 – 17.5.3.

ϕV _CP = ϕK _CP N _CP

, где:

• ϕ = 0,65 –10242. 3, редактируется в настройках кода
• k _cp = 1.0 for h ^ef < 2.5 in., k _cp = 2.0 for h _ef ≥ 2.5 in
• Н _{9 шт.0017 = N cb (прочность бетона на отрыв – предполагается, что все анкеры растянуты) в случае закладных анкеров}

Согласно АКИ 318-14 – 17. 4.2.9, если анкерная арматура разработана в соответствии с АКИ 318-14 – 25 с обеих сторон поверхности отрыва, предполагается, что анкерная арматура передает усилия растяжения и прочность бетона на отрыв не оценивается.

Взаимодействие растягивающих и сдвигающих усилий

Взаимодействие растягивающих и сдвигающих усилий оценивают в соответствии с ACI 318-14 – R17.6. 9{\zeta} \le 1.0 \]

где:

• N _ua и V _ua — расчетные силы, действующие на анкер
• N _n и V _n – минимальная расчетная прочность, определенная по всем соответствующим видам отказа
• ς = 5 / 3

Анкеры с зазором

Стержневой элемент разработан в соответствии со стандартом AISC 360-16. Взаимодействием поперечной силы пренебрегают, поскольку минимальная длина анкера для установки гайки под опорную плиту гарантирует, что анкер выйдет из строя до того, как поперечная сила достигнет половины сопротивления сдвигу, а сдвиговое взаимодействие пренебрежимо мало (до 7 %). . Взаимодействие изгибающего момента и сжимающей или растягивающей силы консервативно предполагается линейным. Эффекты второго порядка не учитываются.

Сопротивление сдвигу (AISC 360-16 – G):

\( V_n = \frac{0,6 A_V F_y}{\Omega_V} \)    (ASD)

\( V_n = \phi_V 0,6 A_V F_y \) (LRFD)

• A _V  = 0,844 ∙ A _s – площадь сдвига
• A _s – площадь болта уменьшена резьбой
• F _y – предел текучести болта
• Ом _В – коэффициент безопасности, рекомендуемое значение 2
• ϕ _В – коэффициент сопротивления, рекомендуемое значение 0,75

Сопротивление растяжению (AISC 360-16 – D2):

\( P_n = \frac{A_s F_y}{\Omega_t} \)    (ASD)

\( P_n = \phi_t A_s F_y \)    (LRFD )

• Ом _t – коэффициент запаса, рекомендуемое значение 2
• ϕ _t – коэффициент сопротивления, рекомендуемое значение 0,75

Прочность на сжатие 93}{6} \) – модуль пластического сечения болта

Линейное взаимодействие:

\[ \frac{N}{P_n}+\frac{M}{M_n} \le 1 \]

• N – растяжение (положительный) или сжатие (отрицательный знак ) коэффициент силы
• P _n – расчет на растяжение (положительный) или сжатие (знак минус) или допускаемая прочность
• М – коэффициент изгибающего момента
• M _n – расчетное или допустимое сопротивление изгибу

Определение длины анкера — Williams Form Engineering Corp.

Перейти к содержимому

Ищи:

Длина и грузоподъемность анкерных систем для скал и грунта зависят от многих переменных. Некоторыми из этих переменных являются свойства породы или почвы, методы установки, подземные или воздушные препятствия, существующие конструкции, ограничения полосы отвода и сервитута, прочность материала анкера и тип анкера. Подобные темы следует оценивать во время технико-экономического обоснования анкера до окончательного проектирования анкера. Окончательная глубина заделки должна определяться от проекта к проекту после изучения образцов породы или грунта, предыдущего опыта и геологических данных. Испытания анкеров на месте, как правило, являются лучшим способом точного определения длины и грузоподъемности анкеров для заданных геологических условий.

Длина свободного напряжения

Предварительно напряженные или предварительно напряженные грунтовые анкеры должны быть рассчитаны на длину свободного напряжения. Это часть длины анкера, которая не обеспечивает анкерного крепления к почве или скале во время процедуры напряжения. Длина свободного напряжения предназначена для того, чтобы позволить установщику передать немедленную анкерную нагрузку непосредственно в определенное место в грунте или скале. Например, при проектировании обратных анкеров длина свободного напряжения должна быть достаточно большой, чтобы передать нагрузку предварительного напряжения за прогнозируемую плоскость разрушения грунта или массива горных пород. Длина свободного напряжения также помогает свести к минимуму потерю нагрузки из-за перемещения головки анкера во время передачи нагрузки от нагрузочного домкрата. Институт пост-натяжения рекомендует, чтобы для предварительно напряженных скальных или грунтовых анкеров, использующих стальные стержни, длина свободного напряжения составляла не менее 10 футов, а для стальных прядей — не менее 15 футов из-за больших потерь при посадке. Рекомендации PTI по ​​длине свободного напряжения основаны на анкерах, изготовленных из высокопрочной стали после растяжения, и часто имеют относительно высокие расчетные нагрузки. Предварительно напряженные механические скальные анкеры с меньшей нагрузкой были успешно спроектированы и установлены с общей длиной менее 10 футов в высококачественной породе.

Длина механического скального анкера

Один из методов, который используется для оценки глубины заделки механических скальных анкеров, таких как система Williams Spin-Lock, основан на способности выдергивания горной массы. Масса горной породы, перемещаемой при поднятии, имеет примерно коническую форму и часто наклонена наружу от продольной оси скального анкера под углом от 15 до 60 градусов в зависимости от структурной геологии участка. Способность конуса вытягивать зависит от веса конуса и сопротивления скалы сдвигу вдоль поверхности конуса. Скальные анкеры обычно проектируются с достаточно глубокой заделкой, чтобы обеспечить пластическое разрушение стального стержня. Математически, задав предельную стальную прочность анкеров, равную выдергивающей способности конуса обрушения породы, и применив необходимые коэффициенты безопасности, проектировщик может оценить глубину заделки анкеров. Некоторые проектировщики пренебрегают сопротивлением сдвигу и используют вес конуса только для сопротивления отрыву горной массы. Обычно это обеспечивает консервативную конструкцию анкера.

Длина механического скального анкера может быть короче, чем длина цементного раствора или системы связки на основе смолы, поскольку нагрузка передается узлом механической головки, а не длиной связки с раствором или смолой. Таким образом, длина свободного напряжения плюс длина узла механической головки составляют глубину заделки механического скального анкера. Когда для анкеров требуются муфты большей длины, компания Williams рекомендует использовать полый стержень Spin-Lock для облегчения заливки цементным раствором. Уильямс перечисляет полезные расчетные таблицы, в которых указана допустимая нагрузка стали анкера на основе соответствующих диаметров анкера и рекомендуемых коэффициентов безопасности. В этом разделе также рассматривается процедура установки и содержится подробная информация об аксессуарах и компонентах Spin-Lock.

Механическая головка в сборе

R=   Радиус основания конуса
H=   Высота конуса
L=   Наклонная длина конуса
V=   Объем конуса (прямоугольный конус) = (1/3)()( R²)(h)
S=   Сопротивление скалы сдвигу, умноженное на площадь поверхности контакта конуса породы
FS= Коэффициент запаса (0,5 для коэффициента запаса 2:1)
Y=   Удельный вес породы (около 150 фунтов на фут в сухом состоянии)
U=   Предел прочности на растяжение анкерного стержня
O=   Угол конуса
P=   Приложенная расчетная нагрузка
=   3,14
[(V)(Y) + S] > P < [ U / FS ]

Длина механического грунтового анкера

Компания Williams Form Engineering предлагает механические грунтовые анкеры Manta Ray. Якоря Manta Ray могут удерживать максимум 20 000 фунтов, в зависимости от свойств почвы и размера узла головки Manta Ray. Их преимуществом является простота установки, так как обычно не требуется сверление отверстий или заливка цементным раствором. Анкер просто забивается в грунт молотком. Удерживающая способность якорей Manta Ray показана здесь.

Длина скального анкера

Глубина заделки предварительно напряженных скальных анкеров из смолы или цементного раствора часто определяется методом скального конуса, как описано в разделе «Длина механического скального анкера». Однако, в отличие от механического анкера, приклеиваемый анкер также должен включать длину связи на глубину заделки. Длина связи позволяет передавать приложенную растягивающую нагрузку на окружающую породу. Следовательно, глубина заделки предварительно напряженного связанного скального анкера состоит из длины свободного напряжения и длины связи. При использовании метода каменного конуса консервативным подходом было бы предположить, что конус вытягивания начинается в верхней части зоны соединения. Длину связи можно оценить с помощью следующего уравнения, однако тестовые анкеры, как правило, являются лучшим способом определения заделки анкеров и их грузоподъемности. Типичные значения, показанные ниже, взяты из Института постнатяжения. Они не предназначены для использования в окончательном дизайне. Окончательные напряжения сцепления должны быть определены после анализа образцов керна, предыдущего опыта и геологических данных.

Оценки среднего предельного напряжения сцепления для различных горных пород и раствором (рабочее напряжение сцепления обычно составляет 50 процентов или менее от предельного напряжения сцепления). , но не более 450 фунтов на квадратный дюйм (3,1 МПа).

Предельное напряжение грунта/связки Оценки для различных горных пород (от PTI)
Гранит и базальт	250-450 фунтов на кв. дюйм
Доломитовый известняк	200–300 фунтов на кв. дюйм
Мягкий известняк	150-200 фунтов на кв. дюйм
Сланцы и твердые сланцы	120-200 фунтов на кв. дюйм
Мягкие сланцы	30-120 фунтов на кв. дюйм
Песчаники	120-250 фунтов на кв. дюйм
Бетон	200–400 фунтов на кв. дюйм

Длина анкеров в связанном грунте

Закладные для предварительно напряженных анкеров в грунте имеют длину свободного напряжения не менее 10 футов (для анкерных стержней) и обычно 20-40 футов длины в связанном состоянии. Методы бурения и заливки анкеров могут оказывать значительное влияние на значения напряжения связи с грунтом, поэтому окончательная длина связи часто определяется специализированными подрядчиками по анкерным работам. Ниже показана диаграмма, которую можно использовать для оценки длины якорной связи. Эта таблица предназначена для анкеров с прямым валом, устанавливаемых в отверстия малого диаметра с использованием низкого давления цементного раствора. Тем не менее, окончательная мощность анкера должна быть определена на основе полевых испытаний анкеров. Дополнительные указания и рекомендации по проектированию предварительно напряженных анкеров из связанного грунта и скалы см. в руководстве Института пост-натяжения по анкерам для скал и грунта. Также обратитесь к AASHTO за соответствующими публикациями.

Хотите поговорить? Найдите своего инженерного представителя Williams Form.

Конструкция анкерных болтов – комплекс положений ACI

Конструкция анкерных стержней стала сложной и громоздкой с развитием  ACI 318  привязочные положения, первоначально в Приложение D   ACI 318-11 и более ранних, а также в Глава 17   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 на диаграмме взаимодействия. Наше программное обеспечение ASDIP STEEL  будет использоваться для поддержки этого обсуждения.

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. Обсуждение различных теорий см. в сообщении блога   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. ASDIP STEEL  использует внутреннюю базу данных со свойствами анкеров различных размеров и материалов.
• Бетонный прорыв – предполагает разрушение, образующее бетонный конус, основанный на угле призмы 35 градусов. Это позволяет прогнозировать прочность группы анкеров с помощью основного 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  положения для крепления. Зону прорыва группы рассчитать довольно сложно, так как она зависит от геометрических условий поддержки, как показано ниже.

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

Расчет режима разрушения при прорыве особенно важен, поскольку разрушение бетона будет непластичным, и поэтому его следует избегать. Чтобы предотвратить такой отказ, ACI позволяет использовать арматурную сталь на поверхности отказа. 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.
• Выброс бетонной боковой грани – предполагает раскалывание бетона в анкерах, нагруженных растяжением, которые находятся близко к краю ( hef > 2,5 Ca1 ).

Какой коэффициент

φ- для натяжных анкеров?

Положения по креплению ACI 318 соответствуют расчету предельной прочности , поэтому номинальные прочности будут зависеть от  φ  коэффициент для сравнения с факторизованной силой натяжения для конструкции анкерного болта. Коэффициент φ- зависит от пластичности анкерного крепления. 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  наказывает за хрупкие разрушения более низким φ- коэффициентом 0,70, если не предусмотрено дополнительное армирование, в этом случае φ равно 0,75 , , за исключением 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 в анкерных стержнях?

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 обеспечения 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 следует проверить на следующие виды разрушения:

• Разрушение стали — это мера способности материала анкера. Его следует оценивать путем расчетов, основанных на свойствах материала и физических размерах анкера. ASDIP STEEL использует внутреннюю базу данных со свойствами анкеров различных размеров и материалов.
• Бетонный прорыв – предполагает разрушение, образующее бетонный конус, основанный на угле призмы 35 градусов. Это предсказывает прочность группы анкеров с помощью основного уравнения для одного анкера V b , и умножается на коэффициенты, учитывающие количество анкеров, краевое расстояние, эксцентриситет, трещинообразование и т. д. Площадь группового прорыва рассчитать довольно сложно, поскольку она зависит от геометрических условий опоры, как показано ниже .

Дальнейшее осложнение возникает, когда анкер расположен менее 1,5 hef  от трех и более ребер, и в этом случае необходимо пересчитать эффективную глубину hef . ASDIP STEEL точно рассчитывает зону прорыва для любых условий поддержки Avc  и эффективная глубина анкеровки  hef.  Это   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 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.

• 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 дюйма. Для опорных плит применим коэффициент 2,0.

Какой коэффициент

φ- для анкеров на сдвиг?

Коэффициент φ- влияет на номинальную прочность, чтобы его можно было сравнить с факторизованной поперечной силой в анкерах. ACI устанавливает φ- коэффициент 0,65 для разрушения пластичной стали и 0,70 для разрушения бетона, если не предусмотрено дополнительное армирование, и 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 схемы взаимодействия, показанной ниже.

Есть ли дополнительные требования к размерам?

ACI 318  устанавливает, что минимальное расстояние между центрами анкеров должно составлять 4da  для залитых анкеров, которые не будут затягиваться, и  6da  для затягиваемых закладных анкеров, 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 установленных требованиях к защитному слою для арматуры, что в основном устанавливает максимальное защитное покрытие бетона в 3 дюйма. используйте анкерное покрытие большего размера, чтобы увеличить прочность 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 усилий, может быть громоздкой и трудоемкой. Текущие положения ACI по креплению сложны, и необходимо проверить ряд предельных состояний. ASDIP STEEL  включает конструкцию опорной плиты и 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. Вам предлагается загрузить бесплатную 15-дневную пробную версию программного обеспечения или оформить заказ.

Изначально этот пост появился на https://www.asdipsoft.com/anchor-rod-design-per-aci-provisions/. С уважением,

Хавьер Энсинас, ЧП — основатель ASDIP Structural Software

[PDF] Аналитический подход к расчету жесткости анкерных стержней и стальной опорной плиты при растяжении

• DOI:10.1016/J.ISTRUC.2015.11.001
• Corpus ID: 111344960

 @article{Tsavdaridis2016AnalyticalAO,
  title={Аналитический подход к расчету жесткости анкерного стержня и стальной опорной плиты при растяжении},
  автор = {Константинос Даниэль Цавдаридис и Мохамед А.  Шахин и Харалампос Баниотопулос и Эмад Салем},
  журнал={Структуры},
  год = {2016},
  громкость = {5},
  страницы = {207-218}
} 

• К. Цавдаридис, М. Шахин, Э. Салем
• Опубликовано 1 февраля 2016 г. фундаментные соединения: МКЭ и аналитический подход
  • М. Шахин, К. Цавдаридис, Э. Салем

  • Проектирование

  • 2017

  Поведение открытых соединений колонны с основанием с четырьмя внутренними анкерными болтами при сейсмической нагрузке

  • J. Pan, Rui Huang, Jing Xu, Peng-yi Wang, Zhanfei Wang, Jin Chen.

    В статье представлены результаты анализа МКЭ (методом конечных элементов) процесса вытягивания анкера с подрезкой. Анкеры этого типа в основном используются для крепления стальных конструкций…

    Анкерные группы с монолитной головкой на сдвиг: экспериментальное и численное моделирование

    • Т. Буй, А. Лимам, В. Нана, Б. Арриета, Т. Рур

    • Инженерное дело

      Конструкции

    • 2018

    Модель компонента для поведения анкерного анкерного болта при выдергивании заполненный круглый полый профиль

    • Y. Oktavianus, Hongfei Chang, H. Goldsworthy, E. Gad

    • Engineering

    • 2017

    Исследование поведения на растяжение стально-цементных шпилек в ходе всего процесса

    • Л. Чжуан, Хунбинг Чен, Юань Ма, Р. Дин

    • Машиностроение

    • 2021

    Шпильки с головкой широко применяются в сталебетонных композитных конструкциях в качестве соединителей при сдвиге. Тем не менее, прочность на растяжение шпилек с головкой также является ключом к характеристикам конструкции в…

    Анализ разрушения бетонного анкера при сильном сейсмическом воздействии

    • I. Rhee, Nak-Hyun Chun, Jae-Min Kim

    • Engineering

      Прикладные науки

    • 2021

    Мы исследовали использование коэффициента модификации отклика и коэффициента сверхпрочности для анализа хрупкого или пластического разрушения анкерной системы. Параметрические исследования характеристик растяжения и сдвига…

    Анализ размера конуса обрушения горных пород по отношению к групповому эффекту от треугольной системы крепления

    • Й. Йонак, Р. Карпински, М. Зигмунд, А. Вуйцик, К. Йонак

    • Геология

      Материалы

    • 2020

    Представленные здесь выводы проливают свет на несоответствия между современной технологией, результатами испытаний и стандартами, которые благоприятствуют анкеровке к бетону, особенно в свете явной нехватки научной и отраслевой документации, описывающей системы анкеровки. взаимодействие с горными породами, обладающими высокой неоднородностью внутреннего строения или слоистости.

    Сравнение косички с J-образным анкерным болтом в обычном бетоне

    • Мохамад Хайри Осман, М. Шукор, Н. А. Рахман

    • Инженерия, материаловедение

    • 2018

    Анкерные болты используются для крепления стальной конструкции к бетону и передачи нагрузки на бетон. Анкерные болты в бетоне должны выдерживать усилие сдвига, когда они соединяют стальные балки с…

    Разработка усовершенствованных осевых соединений открытых колонн и опорной плиты малоэтажных стальных зданий

    ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 41 ССЫЛКИ

    SORT BYRelevanceMost Influenced PapersRecency

    Parametric analysis of the structural response of steel base plate connections

    • M. J. Kontoleon, E. S. Mistakidis, C. Baniotopoulos, P. Panagiotopoulos

    • Engineering

    • 1999

    Experimental behaviour of anchor болты при испытаниях на отрыв и релаксацию

    • F. Delhomme, G. Debicki, Z. Chaib

    • Engineering

    • 2010

    Ответ колонны в прикладном моменте

    • R. Melchers

    • Инженерный

    • Машиностроение

    • 2000

    В этом документе описывается поведение опорной плиты при изгибе и анкерных болтов при растяжении, которые являются основными компонентами соединения опорной плиты. Аналитическая модель была получена для…

    Экспериментальное и вычислительное исследование поведения вертикального сдвига частично заключенных перфорированных стальных лучей

    • K. Tsavdaridis, C. D’ -Mello, B. Huo

    • Engineering

    • 2013

    9 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9002 9003

    9 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003

    88 8.

    • G.B. Hasselwander, J. Jirsa, J. Breen, K. Lo

    • Engineering

    • 1977

    Основной целью данного исследования была оценка влияния диаметра болта на заделку. длина, прозрачное покрытие и площадь опоры на поведение высокопрочных анкерных болтов. И модель, и…

    Модель материала для моделирования изгибных трещин в железобетонных элементах с использованием ABAQUS

    • S. Fawzia

    • Инженерия, материаловая наука

    • 2011

    . (RC) элементы в пакете конечных элементов ABAQUS. Две численные модели материала используются и объединяются для…

    Расчетное исследование Моделирование экспериментальной работы, проведенной по несущей способности перфорированных бетонно-стальных сверхплоских балок перекрытий (USFB)

    • К. Цавдаридис, К. Д’Мелло, Б. Хуо

    • Инженерное дело

    • 2009

    РЕЗЮМЕ: В современном строительстве пролеты перекрытий становятся длиннее, и одним из способов достижения этого является использование композитных балок.