あなたはおそらく、エンジニアリング ソフトウェアを使用してアンカーを設計したためにここに来ています。, 1 つ以上のチェックが失敗しました, 次に何を変更すればよいかわかりませんでした.
このチュートリアルは、次のことを理解したい新しいエンジニアおよび工学部の学生向けに書かれています。 ACI でのアンカー障害モード 318-19 デザインを論理的に調整する方法. これはコードの置き換えではありません. 完全な規定と要件については, いつも参照する ACI 318-19 章 17.
ここでの目標は、認識できるようにすることです。 何が失敗しているのか, なぜ失敗しているのか, そして 実際に容量を増加させる設計パラメータはどれですか, 入力をランダムに変更するのではなく.
これらのチェックが設計ワークフローで段階的にどのように適用されるかを確認したい場合, を参照することもできます。 SkyCYVベースプレート設計ソフトウェア, 完全な計算を含むすべての ACI アンカー チェックをレポートします。.
アンカーとは?
アンカーは通常、別の構造要素を接続するためにコンクリートに埋め込まれた鋼棒です。, 最も一般的にはスチール製のベースプレート. アンカーが張力を伝達, 剪断, または鋼鉄からコンクリート支持体に加わる力の組み合わせ.
アンカーは一般的に設置方法によって分類されます.
鋳込みアンカー
鋳込みアンカーはコンクリートを注入する前に設置され、コンクリートが硬化するにつれて埋め込まれます。.
後付けアンカー
後施工アンカーは、硬化したコンクリートに穴を開け、アンカーを固定することによって設置されます。:
- 機械的膨張
- 接着剤または化学結合
どちらが良いですか?
どちらのアンカー タイプも本質的に優れているわけではありません. 選択は施工性によって決まります, プロジェクトの制約, と可用性. 例えば, 既存のスラブまたはフーチングに鉄骨柱を追加する場合, 鋳込みアンカーはオプションではなくなりました, 通常は後から設置するアンカーが使用されます。.
可用性も重要, アンカータイプとして, サイズ, 設置制限はメーカーの供給によって異なります. 一般的なアンカーメーカーには次のものがあります。 ヒルティ, デウォルト, そして フィッシャー, それぞれが、製品固有の設計データと設置要件を備えた、異なる機械式および接着式アンカー システムを提供します。.
単一アンカーとアンカー グループ
アンカーチェックが失敗した場合, 障害は常に 1 つのアンカーでのみ発生するとは限りません. レイアウトに応じて, 障害は単一のアンカーで発生することも、一緒に動作するアンカーのグループ全体で発生することもあります. ACI 318 支配的な故障モードと容量が大きく異なる可能性があるため、この区別が行われます。.
失敗を評価するかどうか 単一アンカーの失敗 または アンカーグループの失敗 主にに依存します 投影された破壊面の重なり. この重なりは通常、アンカーの間隔によって制御されます。, 埋め込み深さ, とエッジ距離.
設計中にこの動作を視覚化するには, などのツール SkyCYVベースプレート設計ソフトウェア 投影された破損領域を表示し、アンカーが個別に評価されるか、ジオメトリに基づいてグループとして評価されるかを自動的に決定します。.
シングルアンカー
アンカーの間隔が広い場合、または埋め込み深さが浅い場合, 予測される故障領域が重複しない. この場合, 失敗は個々のアンカー レベルで評価されます. 1 つのアンカーが、隣接するアンカーからの大きな寄与なしに限界に達する可能性があります。.
アンカーグループ
アンカーが十分な埋め込み深さで互いに接近して配置されている場合, 投影された破壊面が重なり合う. この場合, コンクリートはグループ全体の能力を制限する, そして、予測される故障領域の合計が限界に達すると故障が発生します。. グループの容量は、個々のアンカーの容量の合計と等しくありません.
いくつかの ACI 張力およびせん断チェックは、破損が単一のアンカーによって支配されるかアンカー グループによって支配されるかに応じて明示的に変化するため、この区別は重要です。. 支配的な障害のタイプを誤って認識すると、保守的でない設計や過度に保守的な設計につながる可能性があります.
デザインの例
デザイン例を説明 単一アンカーおよびアンカーグループの障害 SkyCiv ベース プレート設計リソースにあります。. 以下は、 SkyCYVベースプレート設計ソフトウェア.
ACIごとのアンカー張力チェック 318-19
アンカーに張力がかかる場合, ACI 318-19 いくつかのチェックが必要です. 各チェックは異なる物理障害メカニズムに対応します。. 仕組みを理解したら, デザインの調整がずっと簡単になります.
鋼の引張強度
アンカー鋼の降伏と破断を考慮したアンカー鋼チェック.
鋼の引張強度を高める方法
より大きなアンカー直径を選択してください
直径が大きいほど、引張面積が大きくなります. 直径選択用, 多くのエンジニアは以下の範囲から始めます。 1/2 インチから 3/4 インチ. 需要が予想より多かった場合, 直径を大きくする. この判断力は経験とともに向上します.
アンカー材の強度を高める
より高い材料グレードは容量を増加させますが、コストも増加します。一般的なアンカー材料には次のものがあります。 ASTM F1554. 実際の設計アプローチは、Grade などの下位グレードから始めることです。 36, その後グレードを上げる 55 またはグレード 105 要求によって必要な場合のみ.
より多くのアンカーを提供する
アンカーの直径と材料グレードがすでに最大化されており、鋼張力チェックが引き続き適用される場合, 同じ行にアンカーをさらに追加することもオプションになる場合があります. 通常、これには間隔を調整する必要があります, エッジ距離, またはベースプレートの寸法. 追加の行の追加が許可されます, しかし、それは負荷分散を変えるので、そうすべきです 慎重に評価.
容量の計算式:
\( N_{に} = A_{知っている,N} f_{uta} \)
引張時のコンクリートのブレークアウト強度
コンクリートのブレークアウトは、コンクリートの円錐形の部分が支持体から剥離するときに発生します。. この場合, アンカー鋼はそのまま残ります, しかし周囲のコンクリートは崩壊してしまう.
この故障モードは頭付きアンカーに適用されます, 拡張アンカー, ネジアンカー, そしてアンダーカットアンカー.
コンクリートのブレークアウト能力を高める方法
埋め込み深さを増やす
ブレークアウトコーンは、アンカーの埋め込まれた端からコンクリート表面まで伸びるように理想化されています。. 埋め込み深さを増やすとコーンが拡大し、容量が大幅に増加します. 埋め込みの深さは、ACI で定義されている基本的なブレークアウト強度も直接増加します。.
アンカーの間隔を広げる
密接に配置されたアンカーにより、予測される破損領域の幅が制限されます. 間隔を広げると、より大きな有効ブレークアウト領域が可能になります, 特にアンカーグループの場合.
エッジ距離を増やす
エッジ近くに配置されたアンカーは完全なブレークアウト コーンを開発できません. エッジ距離を長くすると、多くの場合、顕著な容量の増加が生じます.
高強度コンクリートを使用する
低グレードのコンクリートから高グレードのコンクリートにアップグレードすると、基本的なブレークアウト強度が向上し、形状が制約されている場合に効果的です。.
必要に応じてコンクリートに亀裂が入っていないことを想定する
ひび割れのないコンクリートは、わずかに高い容量を提供します. この仮定は正当な場合にのみ使用してください。, 設計の前提が変わるため.
張力を支えるように設計された補強を提供する
アンカーの張力を支えるために鉄筋が明確に設計され、詳細に設計されている場合, コンクリートブレークアウトチェックは免除される場合があります. これは意図的な設計上の決定に違いありません, 仮定ではありません.
単一アンカーの耐力計算式:
\( N_{cb} = frac{A_{Nc}}{A_{覚えておいてください}} \psi_{ed,N} \psi_{c,N} \psi_{cp,N} N_b \)
アンカー グループの容量の計算式:
\( N_{cbg} = frac{A_{Nc}}{A_{覚えておいてください}} \psi_{ec,N} \psi_{ed,N} \psi_{c,N} \psi_{cp,N} N_b \)
アンカー引抜強度
引き抜き破壊は、アンカーが完全なブレークアウト コーンを形成せずにコンクリートから引き抜かれるときに発生します。. このチェックは、鋳込みアンカーおよび特定の後設置機械アンカーに適用され、次の点で評価されます。 個々のアンカーのみ.
後施工アンカーの場合, 容量は実験テストを通じて決定されます. 鋳込みアンカー用, 容量は通常、アンカーの寸法に基づきます.
鋳造頭スタッドで, 容量は埋め込まれた端のベアリングによって制御されます, フックアンカーの中にあるとき, 有効フック長によって制御されます.
引き出しの失敗を修正する方法
幅の広いまたは厚い埋め込みプレート、または大きなボルトの頭を使用します。 (頭付きアンカー)
端部が埋め込まれたアンカーの場合, 軸受面積を増やすと容量が向上します. 埋め込みプレートを使用する場合, プレートの寸法または厚さを増やす. ヘッドまたはナットが埋め込まれたアンカーの場合, 埋め込み端で大きなヘッドまたはナットを選択すると、ベアリング面積が増加します.
アンカーフックを延長するかロッドの直径を大きくする (フックアンカー)
短いフックまたは小さなアンカーロッドは引き抜きにつながる可能性があります, たとえコンクリートコーンが壊れなかったとしても. 長いフックまたは大きなロッドにより容量が増加し、引き抜きのリスクが軽減されます。.
高強度コンクリートを使用する
低グレードのコンクリートから高グレードのコンクリートにアップグレードすると、引き抜き強度が向上し、形状が拘束されている場合に効果的です。.
必要に応じてひび割れのないコンクリートを使用する
ひび割れのないコンクリートにより、引き抜き耐性が向上します. これは、設計条件によって正当化される場合にのみ想定されるべきです。.
引き抜き不良は通常、間隔やエッジの距離を変更するのではなく、ベアリングの状態を改善することで対処します。.
ヘッドの容量計算式:
\( N_{pn} = プサイ_{c,p} N_p \)
どこ,
\( N_p = 8A_{brg}f_c’ \)
フックされた場合の容量の計算式:
\( N_{pn} = プサイ_{c,p} N_p \)
どこ,
\( N_p = 0.9f_c’e_h d_a \)
コンクリート側面吹き出し強度
側面の吹き出しは、比較的深く埋め込まれたアンカーが自由端に近づきすぎると発生します。. ブレイクアウトコーンを上向きに形成する代わりに, 円錐が横に伸びる, コンクリートの側面が割れて吹き出す.
この破損モードは、埋め込み深さとエッジ距離の関係によって決まります。. これらのパラメータが特定の方法でサイズ設定されている場合, この障害メカニズムは適用されない可能性があります.
コンクリートコーンが重なる可能性があるため、, 単一アンカーとアンカー グループの両方をチェックする必要があります.
サイドフェイスの吹き出しを修正する方法
エッジ距離を増やす
刃先距離を長くすると公称強度が向上します. また, a much larger edge distance i.e.\( ca_1 > \フラク{h_{ef}}{2.5 }\) この失敗は適用されなくなります.
アンカーグループのアンカー間隔を調整する
アンカーグループ内, 複数のアンカーは側面の吹き出しを同時に引き起こす可能性があります. アンカーの間隔をさらに離す, コーンのオーバーラップをある程度許容しながら, 有効なコンクリートコーンのサイズと容量を増加させます.
アンカーロッドの埋め込み深さを減らす
端近くのアンカーロッドが非常に長いと、パンクの可能性が高くなります. エッジの距離に比べて短いロッドを使用すると、このチェックが適用されなくなる可能性があります.
高強度コンクリートを使用する
低グレードのコンクリートから高グレードのコンクリートにアップグレードすると、側面の吹き出し強度が向上し、形状が制約されている場合に効果的です。.
単一アンカーの耐力計算式:
\( N_{sb} = 160c_{a1}\平方根{A_{brg}}\lambda_a\sqrt{f’_c} \)
アンカー グループの容量の計算式:
\( N_{として} = left(1 + \フラク{s}{6c_{a1}}\正しい) N_{sb} \)
接着アンカーの接着強度
後施工粘着アンカーの場合, 引張力の下で接着強度をチェックします. 耐力は接着アンカーの影響範囲と特有の接着応力に基づいて計算されます。. 特性の接着応力値は実験テストから得られます。, テストデータが利用できない場合, ACI からの保守的な値 318-19 テーブル 17.6.2.5 に使える.
影響範囲が重なる可能性があるため、, 単一アンカーとアンカー グループの両方を評価する必要があります.
債券容量はすでに考慮されています:
-
アンカーと接着剤の結合
-
接着剤とコンクリートの結合
債券容量を増やす方法
アンカー径を大きくする
より大きなアンカー直径により、基本的な接着強度に容量が追加されます。, 影響範囲も同様に. 影響範囲のジオメトリは直径に大きく影響されます。.
埋め込み深さを増やす
より深い埋め込みにより、接着アンカーの基本的な接着強度が増加します。.
間隔とエッジの距離を増やす
エッジに近いアンカー グループまたは単一アンカーの場合, 間隔とエッジの距離を調整すると、影響範囲全体の制限がなくなります。.
より高い特性接着応力を持つ接着剤を使用してください
より高い接着強度を持つ接着剤を選択すると、容量が向上します. 特性結合応力が大きいほど、影響範囲が大きくなります, したがって容量が増加します.
単一アンカーの耐力計算式:
\( N_a = \frac{A_{すでに}}{A_{ナオ}} \psi_{ed,すでに} \psi_{cp,すでに} N_{ば} \)
アンカー グループの容量の計算式:
\( N_{ああ} = frac{A_{すでに}}{A_{ナオ}} \psi_{ec,すでに} \psi_{ed,すでに} \psi_{cp,すでに} N_{ば} \)
ACIごとのアンカーせん断チェック 318-19
このセクションは近日公開されます.
ACI ごとのアンカー張力とせん断相互作用のチェック 318-19
このセクションは近日公開されます.
