Μάλλον βρίσκεστε εδώ επειδή σχεδιάσατε ένα αγκυροβόλιο χρησιμοποιώντας λογισμικό μηχανικής, ένας ή περισσότεροι έλεγχοι απέτυχαν, και δεν ήσασταν σίγουροι τι να αλλάξετε στη συνέχεια.
Αυτό το σεμινάριο είναι γραμμένο για νέους μηχανικούς και φοιτητές μηχανικών που θέλουν να καταλάβουν τρόποι αστοχίας αγκύρωσης υπό ACI 318-19 και πώς να προσαρμόσετε ένα σχέδιο λογικά. Αυτό δεν αντικαθιστά τον κωδικό. Για πλήρεις προβλέψεις και απαιτήσεις, πάντα να αναφέρονται ACI 318-19 Κεφάλαιο 17.
Ο στόχος εδώ είναι να σας βοηθήσουμε να αναγνωρίσετε τι αποτυγχάνει, γιατί αποτυγχάνει, και ποιες παράμετροι σχεδίασης αυξάνουν πραγματικά τη χωρητικότητα, αντί να αλλάζετε τυχαία τις εισόδους.
Εάν θέλετε να δείτε πώς εφαρμόζονται αυτοί οι έλεγχοι βήμα προς βήμα σε μια ροή εργασιών σχεδιασμού, μπορείτε επίσης να αναφερθείτε στο Λογισμικό σχεδιασμού πλάκας βάσης SkyCIV, που αναφέρει όλους τους ελέγχους αγκύρωσης ACI με πλήρεις υπολογισμούς.
Τι είναι Άγκυρα?
Μια άγκυρα είναι συνήθως μια χαλύβδινη ράβδος ενσωματωμένη στο σκυρόδεμα για να συνδέσει ένα άλλο δομικό στοιχείο, συνηθέστερα μια χαλύβδινη πλάκα βάσης. Οι άγκυρες μεταφέρουν την ένταση, κουρεύω, ή συνδυασμένες δυνάμεις από χάλυβα στο στήριγμα σκυροδέματος.
Οι άγκυρες ταξινομούνται συνήθως με τη μέθοδο εγκατάστασης.
Cast-In Anchors
Οι χυτές άγκυρες τοποθετούνται πριν χυθεί το σκυρόδεμα και ενσωματώνονται καθώς το σκυρόδεμα σκληραίνει.
Μετα-εγκατεστημένες άγκυρες
Οι μετατοποθετημένες άγκυρες τοποθετούνται σε σκληρυμένο σκυρόδεμα με διάνοιξη οπών και στερέωση της άγκυρας χρησιμοποιώντας:
- Μηχανική διαστολή
- Συγκολλητική ή χημική συγκόλληση
Ποιο Είναι Καλύτερο?
Κανένας τύπος άγκυρας δεν είναι εγγενώς καλύτερος. Η επιλογή εξαρτάται από την κατασκευαστικότητα, περιορισμοί του έργου, και διαθεσιμότητα. Για παράδειγμα, εάν προστεθεί χαλύβδινη στήλη σε υπάρχουσα πλάκα ή βάση, Οι χυτές άγκυρες δεν αποτελούν πλέον επιλογή, και συνήθως χρησιμοποιούνται αγκυρώσεις μετά την εγκατάσταση.
Σημασία έχει και η διαθεσιμότητα, ως τύπους άγκυρας, Επιλέγοντας το πιο ευνοϊκό foundation, και τα όρια εγκατάστασης εξαρτώνται από την προμήθεια του κατασκευαστή. Οι κοινοί κατασκευαστές αγκύρων περιλαμβάνουν Hilti, DeWalt, και Φίσερ, το καθένα προσφέρει διαφορετικά μηχανικά και συγκολλητικά συστήματα αγκύρωσης με δεδομένα σχεδιασμού και απαιτήσεις εγκατάστασης για το συγκεκριμένο προϊόν.
Single Anchors vs Anchor Groups
Όταν οι έλεγχοι αγκύρωσης αποτυγχάνουν, η αποτυχία δεν συμβαίνει πάντα σε μία μόνο άγκυρα. Ανάλογα με τη διάταξη, Η αστοχία μπορεί να συμβεί σε μία μόνο άγκυρα ή σε μια ομάδα αγκυρίων που δρουν μαζί. ACI 318 κάνει αυτή τη διάκριση επειδή ο τρόπος λειτουργίας και η χωρητικότητα αστοχίας που διέπουν μπορεί να διαφέρουν πολύ.
Εάν μια αποτυχία αξιολογείται ως α αστοχία μονής άγκυρας ή ένα αποτυχία ομάδας αγκύρωσης εξαρτάται κυρίως από το επικάλυψη των προβαλλόμενων επιφανειών αστοχίας. Αυτή η επικάλυψη συνήθως ελέγχεται από την απόσταση αγκύρωσης, βάθος ενσωμάτωσης, και απόσταση ακμών.
Για να οπτικοποιήσετε αυτή τη συμπεριφορά κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, εργαλεία όπως το Λογισμικό σχεδιασμού πλάκας βάσης SkyCIV εμφανίζει τις προβλεπόμενες περιοχές αστοχίας και καθορίζει αυτόματα εάν οι αγκυρώσεις αξιολογούνται μεμονωμένα ή ομαδικά με βάση τη γεωμετρία.
Μονές Άγκυρες
Εάν οι άγκυρες έχουν μεγάλη απόσταση ή έχουν μικρό βάθος ενσωμάτωσης, οι προβλεπόμενες περιοχές αστοχίας τους δεν επικαλύπτονται. Σε αυτήν την περίπτωση, Η αποτυχία αξιολογείται σε ατομικό επίπεδο αγκύρωσης. Μία άγκυρα μπορεί να φτάσει στο όριο της χωρίς σημαντική συμβολή από γειτονικές άγκυρες.
Ομάδες άγκυρας
Όταν οι άγκυρες τοποθετούνται πιο κοντά μεταξύ τους με αρκετό βάθος ενσωμάτωσης, οι προβλεπόμενες επιφάνειες αστοχίας τους επικαλύπτονται. Σε αυτήν την περίπτωση, το σκυρόδεμα περιορίζει τη χωρητικότητα ολόκληρης της ομάδας, και η αποτυχία συμβαίνει όταν η συνδυασμένη προβλεπόμενη περιοχή αστοχίας φτάσει στο όριο της. Η χωρητικότητα της ομάδας δεν είναι ίση με το άθροισμα των επιμέρους χωρητικοτήτων αγκύρωσης.
Αυτή η διάκριση είναι κρίσιμη επειδή πολλοί έλεγχοι τάσης και διάτμησης ACI αλλάζουν ρητά ανάλογα με το αν η αστοχία διέπεται από μία μόνο άγκυρα ή μια ομάδα αγκύρωσης. Ο εσφαλμένος προσδιορισμός του βασικού τύπου αστοχίας μπορεί να οδηγήσει σε μη συντηρητικούς ή υπερβολικά συντηρητικούς σχεδιασμούς.
Παραδείγματα σχεδιασμού
Παραδείγματα σχεδίασης που απεικονίζουν αστοχίες μονής αγκύρωσης και ομάδας αγκύρωσης μπορείτε να βρείτε στους πόρους σχεδίασης πλακών βάσης SkyCiv. Ακολουθεί ένα δείγμα σετ ελέγχων σχεδιασμού που εκτελούνται από το Λογισμικό σχεδιασμού πλάκας βάσης SkyCIV.
Έλεγχοι τάσης αγκύρωσης ανά ACI 318-19
Όταν οι άγκυρες υπόκεινται σε τάση, ACI 318-19 απαιτεί αρκετούς ελέγχους. Κάθε έλεγχος αντιστοιχεί σε διαφορετικό μηχανισμό φυσικής αστοχίας. Μόλις καταλάβετε τον μηχανισμό, γίνεται πολύ πιο εύκολο να προσαρμόσετε το σχέδιο.
Αντοχή χάλυβα στην τάση
Ο έλεγχος χάλυβα αγκύρωσης εξετάζει την υποχώρηση και τη ρήξη του χάλυβα αγκύρωσης.
Πώς να αυξήσετε την εφελκυστική ικανότητα χάλυβα
Επιλέξτε μεγαλύτερη διάμετρο άγκυρας
Οι μεγαλύτερες διάμετροι παρέχουν μεγαλύτερη επιφάνεια εφελκυσμού. Για επιλογή διαμέτρου, πολλοί μηχανικοί αρχίζουν στο εύρος των 1/2 ίντσα έως 3/4 ίντσα. Εάν η ζήτηση είναι μεγαλύτερη από την αναμενόμενη, αυξήστε τη διάμετρο. Αυτή η κρίση βελτιώνεται με την εμπειρία.
Αυξήστε την αντοχή του υλικού αγκύρωσης
Οι υψηλότερες ποιότητες υλικών αυξάνουν τη χωρητικότητα αλλά και αυξάνουν το κόστος. Τα κοινά υλικά αγκύρωσης περιλαμβάνουν ASTM F1554. Μια πρακτική προσέγγιση σχεδιασμού είναι να ξεκινήσετε με χαμηλότερους βαθμούς, όπως ο βαθμός 36, στη συνέχεια αυξήστε σε Βαθμό 55 ή Βαθμός 105 μόνο εάν απαιτείται από τη ζήτηση.
Δώστε περισσότερες άγκυρες
Εάν η διάμετρος αγκύρωσης και η ποιότητα υλικού έχουν ήδη μεγιστοποιηθεί και ο έλεγχος τάσης χάλυβα εξακολουθεί να ισχύει, Η προσθήκη περισσότερων αγκυρώσεων στην ίδια σειρά μπορεί να είναι μια επιλογή. Αυτό συνήθως απαιτεί προσαρμογή της απόστασης, αποστάσεις ακμών, ή διαστάσεις πλάκας βάσης. Επιτρέπεται η προσθήκη επιπλέον σειρών, αλλά αλλάζει την κατανομή φορτίου και πρέπει να είναι αξιολογηθεί προσεκτικά.
Εξίσωση χωρητικότητας:
\( Ν_{προς την} = Α_{Ξέρω,Ν} φά_{Γιούτα} \)
Ισχύς Διάσπασης Σκυροδέματος σε Τάση
Το ξέσπασμα σκυροδέματος συμβαίνει όταν ένα τμήμα σκυροδέματος σε σχήμα κώνου διαχωρίζεται από το στήριγμα. Σε αυτήν την περίπτωση, ο χάλυβας άγκυρας παραμένει άθικτος, αλλά το γύρω σκυρόδεμα αποτυγχάνει.
Αυτή η λειτουργία αποτυχίας ισχύει για αγκυρώσεις με κεφαλή, αγκυρώσεις επέκτασης, βιδωτές άγκυρες, και υποκόπτες άγκυρες.
Πώς να αυξήσετε την ικανότητα διάσπασης σκυροδέματος
Αυξήστε το βάθος ενσωμάτωσης
Ο κώνος διάσπασης εξιδανικεύεται ως εκτείνεται από το ενσωματωμένο άκρο της άγκυρας στην επιφάνεια του σκυροδέματος. Η αύξηση του βάθους ενσωμάτωσης μεγεθύνει τον κώνο και αυξάνει σημαντικά τη χωρητικότητα. Το βάθος ενσωμάτωσης αυξάνει επίσης άμεσα τη βασική δύναμη διάσπασης που ορίζεται από το ACI.
Αυξήστε την απόσταση αγκύρωσης
Οι αγκυρώσεις σε κοντινή απόσταση περιορίζουν το πλάτος της προβαλλόμενης περιοχής αστοχίας. Η αύξηση του διαστήματος επιτρέπει μια μεγαλύτερη αποτελεσματική περιοχή διάσπασης, ιδιαίτερα για ομάδες αγκύρων.
Αυξήστε την απόσταση των άκρων
Οι άγκυρες που τοποθετούνται κοντά στις άκρες δεν μπορούν να αναπτύξουν έναν πλήρη κώνο διάσπασης. Η αύξηση της απόστασης των άκρων οδηγεί συχνά σε αισθητή αύξηση της χωρητικότητας.
Χρησιμοποιήστε σκυρόδεμα υψηλότερης αντοχής
Η αναβάθμιση από σκυρόδεμα χαμηλότερης ποιότητας σε σκυρόδεμα υψηλότερης ποιότητας αυξάνει τη βασική αντοχή θραύσης και είναι συχνά αποτελεσματική όταν η γεωμετρία είναι περιορισμένη.
Υποθέστε μη ραγισμένο σκυρόδεμα όταν χρειάζεται
Το μη ραγισμένο σκυρόδεμα παρέχει ελαφρώς μεγαλύτερη χωρητικότητα. Αυτή η υπόθεση θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο όταν δικαιολογείται, καθώς αλλάζει τις υποθέσεις σχεδιασμού.
Παρέχετε ενίσχυση σχεδιασμένη για να φέρει την τάση
Όταν ο οπλισμός είναι ρητά σχεδιασμένος και λεπτομερής για να φέρει τη δύναμη τάνυσης της άγκυρας, μπορεί να παραιτηθεί από συγκεκριμένους ελέγχους διάσπασης. Αυτή πρέπει να είναι μια σκόπιμη απόφαση σχεδιασμού, όχι μια υπόθεση.
Εξίσωση χωρητικότητας για μονές άγκυρες:
\( Ν_{γβ} = frac{ΕΝΑ_{Αρ}}{ΕΝΑ_{Θυμάμαι}} \Psi_{εκδ,Ν} \Psi_{ντο,Ν} \Psi_{cp,Ν} Ν_β \)
Εξίσωση χωρητικότητας για ομάδες αγκύρωσης:
\( Ν_{cbg} = frac{ΕΝΑ_{Αρ}}{ΕΝΑ_{Θυμάμαι}} \Psi_{εκ,Ν} \Psi_{εκδ,Ν} \Psi_{ντο,Ν} \Psi_{cp,Ν} Ν_β \)
Αντοχή έλξης άγκυρας
Η αποτυχία έλξης συμβαίνει όταν η άγκυρα τραβιέται έξω από το σκυρόδεμα χωρίς να σχηματιστεί ένας πλήρης κώνος διάσπασης. Αυτός ο έλεγχος ισχύει για χυτές άγκυρες και ορισμένες μηχανικές αγκυρώσεις μετά την εγκατάσταση και αξιολογείται για μόνο μεμονωμένες άγκυρες.
Για αγκυρώσεις μετά την τοποθέτηση, η χωρητικότητα προσδιορίζεται μέσω πειραματικών δοκιμών. Για χυτές άγκυρες, Η χωρητικότητα βασίζεται γενικά στις διαστάσεις της άγκυρας.
Σε καρφιά με χυτή κεφαλή, Η χωρητικότητα ελέγχεται από το ρουλεμάν στο ενσωματωμένο άκρο, ενώ σε αγκυλωτές άγκυρες, ελέγχεται από το πραγματικό μήκος του γάντζου.
Πώς να διορθώσετε την αποτυχία εξόδου
Χρησιμοποιήστε ευρύτερες ή παχύτερες ενσωματωμένες πλάκες ή μεγαλύτερες κεφαλές μπουλονιών (Headed Anchors)
Για άγκυρες με ενσωματωμένα άκρα, Η αύξηση της περιοχής έδρασης βελτιώνει την ικανότητα. Όταν χρησιμοποιείτε ενσωματωμένη πλάκα, αυξήστε τις διαστάσεις ή το πάχος της πλάκας. Για άγκυρες με ενσωματωμένη κεφαλή ή παξιμάδι, Η επιλογή μεγαλύτερης κεφαλής ή παξιμαδιού στο ενσωματωμένο άκρο αυξάνει την περιοχή ρουλεμάν.
Επεκτείνετε τα άγκιστρα αγκύρωσης ή αυξήστε τη διάμετρο της ράβδου (Άγκυρες άγκυρες)
Κοντοί γάντζοι ή μικρές ράβδοι αγκύρωσης μπορεί να οδηγήσουν σε απόσυρση, ακόμα κι αν ο τσιμεντένιος κώνος δεν αστοχήσει. Τα μακρύτερα άγκιστρα ή οι μεγαλύτερες ράβδοι αυξάνουν τη χωρητικότητα και μειώνουν τον κίνδυνο απόσυρσης.
Χρησιμοποιήστε σκυρόδεμα υψηλότερης αντοχής
Η αναβάθμιση από σκυρόδεμα χαμηλότερης ποιότητας σε σκυρόδεμα υψηλότερης ποιότητας αυξάνει την αντοχή έλξης και είναι συχνά αποτελεσματική όταν η γεωμετρία είναι περιορισμένη.
Χρησιμοποιήστε σκυρόδεμα που δεν ραγίζει όταν χρειάζεται
Το μη ραγισμένο σκυρόδεμα παρέχει καλύτερη αντίσταση απόσυρσης. Αυτό θα πρέπει να θεωρείται δεδομένο μόνο όταν δικαιολογείται από τις συνθήκες σχεδιασμού.
Οι αστοχίες εξαγωγής συνήθως αντιμετωπίζονται με τη βελτίωση των συνθηκών ρουλεμάν αντί για την αλλαγή της απόστασης ή των αποστάσεων των άκρων.
Εξίσωση χωρητικότητας για Headed:
\( Ν_{π} = Psi_{ντο,Π} N_p \)
όπου,
\( N_p = 8A_{brg}f_c’ \)
Εξίσωση χωρητικότητας για Hooked:
\( Ν_{π} = Psi_{ντο,Π} N_p \)
όπου,
\( N_p = 0,9f_c’e_h d_a \)
Ισχύς εκτόξευσης πλάγιου προσώπου από σκυρόδεμα
Το εξάνθημα στο πλάγιο πρόσωπο συμβαίνει όταν μια άγκυρα με σχετικά βαθιά ενσωμάτωση τοποθετείται πολύ κοντά σε μια ελεύθερη άκρη. Αντί να σχηματίσετε έναν κώνο διάσπασης προς τα πάνω, ο κώνος εκτείνεται πλάγια, προκαλώντας θραύση και φύσημα της πλευρικής όψης του σκυροδέματος.
Αυτός ο τρόπος αποτυχίας διέπεται από τη σχέση μεταξύ του βάθους της ενσωμάτωσης και της απόστασης άκρων. Όταν αυτές οι παράμετροι μετρώνται με συγκεκριμένους τρόπους, αυτός ο μηχανισμός αστοχίας ενδέχεται να μην ισχύει.
Επειδή οι κώνοι από σκυρόδεμα μπορεί να επικαλύπτονται, πρέπει να ελέγχονται τόσο οι μονές αγκυρώσεις όσο και οι ομάδες αγκυρώσεων.
Πώς να διορθώσετε την έκρηξη στο πλάι του προσώπου
Αυξήστε την απόσταση των άκρων
Η αύξηση της απόστασης των άκρων βελτιώνει την ονομαστική αντοχή. Επίσης, a much larger edge distance i.e.\( ca_1 > \frac{ω_{εφ}}{2.5 }\) καθιστά αυτή την αποτυχία μη εφαρμόσιμη.
Προσαρμόστε την απόσταση αγκύρωσης για ομάδες αγκύρων
Σε ομάδες άγκυρας, πολλαπλές αγκυρώσεις μπορεί να προκαλέσουν ταυτόχρονη έκρηξη στο πλάγιο πρόσωπο. Η απόσταση αγκυρώνει πιο μακριά, ενώ εξακολουθεί να επιτρέπει την επικάλυψη κάποιου κώνου, αυξάνει το αποτελεσματικό μέγεθος και χωρητικότητα κώνου σκυροδέματος.
Μειώστε το βάθος ενσωμάτωσης της ράβδου αγκύρωσης
Οι πολύ μακριές ράβδοι αγκύρωσης κοντά στις άκρες αυξάνουν την πιθανότητα έκρηξης. Η χρήση μικρότερων ράβδων σε σχέση με την απόσταση των άκρων μπορεί να κάνει αυτόν τον έλεγχο να μην ισχύει.
Χρησιμοποιήστε σκυρόδεμα υψηλότερης αντοχής
Η αναβάθμιση από σκυρόδεμα χαμηλότερης ποιότητας σε σκυρόδεμα υψηλότερης ποιότητας αυξάνει την αντοχή εξάτμισης της πλευρικής όψης και είναι συχνά αποτελεσματική όταν η γεωμετρία είναι περιορισμένη.
Εξίσωση χωρητικότητας για μονές άγκυρες:
\( Ν_{δ.π.} = 160c_{Α'1}\τ.μ.{ΕΝΑ_{brg}}\lambda_a\sqrt{f'_c} \)
Εξίσωση χωρητικότητας για ομάδες αγκύρωσης:
\( Ν_{όπως και} = αριστερά(1 + \frac{μικρό}{6ντο_{Α'1}}\σωστά) Ν_{δ.π.} \)
Αντοχή συγκόλλησης συγκολλητικών αγκυρίων
Για μετατοποθετημένες συγκολλητικές αγκυρώσεις, Η αντοχή του δεσμού ελέγχεται υπό δυνάμεις εφελκυσμού. Η χωρητικότητα υπολογίζεται με βάση την περιοχή επιρροής της συνδεδεμένης άγκυρας και τη χαρακτηριστική τάση δεσμού. Οι χαρακτηριστικές τιμές τάσης δεσμού προέρχονται από πειραματικές δοκιμές, και εάν τα δεδομένα δοκιμής δεν είναι διαθέσιμα, συντηρητικές τιμές από το ACI 318-19 Τραπέζι 17.6.2.5 μπορεί να χρησιμοποιηθεί.
Δεδομένου ότι οι περιοχές επιρροής μπορεί να επικαλύπτονται, πρέπει να αξιολογηθούν τόσο οι μεμονωμένες αγκυρώσεις όσο και οι ομάδες αγκύρωσης.
Η χωρητικότητα των ομολόγων υπολογίζεται ήδη:
-
Ο δεσμός μεταξύ της άγκυρας και της κόλλας
-
Ο δεσμός μεταξύ της κόλλας και του σκυροδέματος
Πώς να αυξήσετε τη χωρητικότητα των ομολόγων
Αυξήστε τη διάμετρο της άγκυρας
Μια μεγαλύτερη διάμετρος αγκύρωσης προσθέτει χωρητικότητα στη βασική αντοχή του δεσμού, καθώς και η περιοχή επιρροής. Η γεωμετρία της περιοχής επιρροής επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη διάμετρο.
Αυξήστε το βάθος ενσωμάτωσης
Μια βαθύτερη ενσωμάτωση αυξάνει τη βασική αντοχή συγκόλλησης μιας συγκολλητικής άγκυρας.
Αυξήστε τις αποστάσεις και τις αποστάσεις των άκρων
Για ομάδες αγκύρωσης ή μονές άγκυρες κοντά σε μια άκρη, Η προσαρμογή της απόστασης και των αποστάσεων των άκρων αίρει τον περιορισμό στη συνολική περιοχή επιρροής.
Χρησιμοποιήστε μια κόλλα με υψηλότερη χαρακτηριστική τάση συγκόλλησης
Η επιλογή μιας κόλλας με υψηλότερη αντοχή συγκόλλησης βελτιώνει την ικανότητα. Μεγαλύτερη χαρακτηριστική τάση δεσμού σημαίνει μεγαλύτερη περιοχή επιρροής, αυξάνοντας έτσι τη χωρητικότητα.
Εξίσωση χωρητικότητας για μονές άγκυρες:
\( N_a = frac{ΕΝΑ_{Ήδη}}{ΕΝΑ_{Nao}} \Psi_{εκδ,Ήδη} \Psi_{cp,Ήδη} Ν_{βα} \)
Εξίσωση χωρητικότητας για ομάδες αγκύρωσης:
\( Ν_{αγ} = frac{ΕΝΑ_{Ήδη}}{ΕΝΑ_{Nao}} \Psi_{εκ,Ήδη} \Psi_{εκδ,Ήδη} \Psi_{cp,Ήδη} Ν_{βα} \)
Έλεγχοι διάτμησης αγκύρωσης ανά ACI 318-19
Αυτή η ενότητα θα δημοσιευτεί σύντομα.
Έλεγχοι τάνυσης αγκύρωσης και αλληλεπίδρασης διάτμησης ανά ACI 318-19
Αυτή η ενότητα θα δημοσιευτεί σύντομα.
