Вероятно, вы здесь, потому что спроектировали крепление с помощью инженерного программного обеспечения., одна или несколько проверок не удались, и вы не были уверены, что изменить дальше.
Это руководство написано для новых инженеров и студентов инженерных специальностей, которые хотят понять режимы отказа якоря согласно ACI 318-19 и как логически скорректировать дизайн. Это не замена кода. Полные положения и требования, всегда обращайтесь к Аси 318-19 глава 17.
Цель здесь — помочь вам распознать что не получается, почему это терпит неудачу, и какие конструктивные параметры действительно увеличивают мощность, вместо случайного изменения входных данных.
Если вы хотите увидеть, как эти проверки применяются шаг за шагом в рабочем процессе проектирования, вы также можете обратиться к Программное обеспечение SkyCiv для проектирования опорной плиты, который сообщает обо всех проверках привязки ACI с полными расчетами.
Что такое якорь?
Анкер обычно представляет собой стальной стержень, заделанный в бетон для соединения другого элемента конструкции., чаще всего стальная опорная пластина. Якоря передают напряжение, сдвиг, или объединенные силы стали в бетонную опору.
Анкеры обычно классифицируются по способу установки..
Литые анкеры
Залитые анкеры устанавливаются до заливки бетона и закрепляются по мере затвердевания бетона..
Постустановленные анкеры
Установленные после установки анкеры устанавливаются в затвердевший бетон путем сверления отверстий и закрепления анкера с помощью:
- Механическое расширение
- Клеевое или химическое соединение.
Какой из них лучше?
Ни один из типов якорей по своей сути не является лучшим. Выбор зависит от конструктивности., ограничения проекта, и доступность. Например, если стальная колонна добавляется к существующей плите или фундаменту, залитые анкеры больше не являются вариантом, и обычно используются анкеры, установленные после установки..
Наличие также имеет значение, как типы якорей, размеры, и пределы установки зависят от поставки производителя. К распространенным производителям якорей относятся Хилти, ДеВальт, и Фишер, каждая из них предлагает различные механические и клеевые системы крепления с учетом конкретных конструктивных данных и требований к установке..
Одиночные якоря против якорных групп
Когда проверка привязки не удалась, отказ не всегда происходит только на одном якоре. В зависимости от планировки, отказ может произойти в одном якоре или в группе якорей, действующих вместе. Аси 318 делает это различие, потому что основной вид отказа и мощность могут сильно различаться..
оценивается ли неудача как выход из строя одного якоря или сбой группы привязки зависит, прежде всего, от перекрытие прогнозируемых поверхностей разрушения. Это перекрытие обычно контролируется расстоянием между анкерами., глубина заделки, и краевое расстояние.
Чтобы визуализировать это поведение во время проектирования, такие инструменты, как Программное обеспечение SkyCiv для проектирования опорной плиты отображать прогнозируемые области отказа и автоматически определять, оцениваются ли анкеры индивидуально или как группа на основе геометрии.
Одиночные якоря
Если анкеры расположены на большом расстоянии друг от друга или имеют небольшую глубину установки., их прогнозируемые зоны отказа не перекрываются. В таком случае, отказ оценивается на уровне отдельного якоря. Один якорь может достичь своего предела без существенного вклада соседних якорей..
Якорные группы
Когда анкеры расположены ближе друг к другу при достаточной глубине заделки, их прогнозируемые поверхности разрушения перекрываются. В таком случае, бетон ограничивает возможности всей группы, и отказ происходит, когда объединенная прогнозируемая зона отказа достигает своего предела.. Групповая емкость не равна сумме индивидуальных мощностей якоря..
Это различие имеет решающее значение, поскольку несколько проверок на растяжение и сдвиг ACI явно изменяются в зависимости от того, определяется ли разрушение одним анкером или группой анкеров.. Неправильная идентификация основного типа отказа может привести к неконсервативным или чрезмерно консервативным проектам..
Примеры дизайна
Примеры дизайна, иллюстрирующие отказы одного якоря и группы якорей можно найти в ресурсах по проектированию опорных плит SkyCiv.. Вот примерный набор проверок проектирования, выполняемых Программное обеспечение SkyCiv для проектирования опорной плиты.
Проверка натяжения анкеров согласно ACI 318-19
Когда анкеры подвергаются натяжению, Аси 318-19 требует нескольких проверок. Каждая проверка соответствует отдельному механизму физического отказа.. Как только вы поймете механизм, корректировать дизайн становится гораздо проще.
Прочность стали при растяжении
Проверка анкерной стали учитывает текучесть и разрыв анкерной стали..
Как увеличить предел прочности стали
Выбирайте анкер большего диаметра
Больший диаметр обеспечивает большую площадь растяжения.. Для выбора диаметра, многие инженеры начинают с диапазона 1/2 дюйм до 3/4 дюйм. Если спрос выше ожидаемого, увеличить диаметр. Это суждение улучшается с опытом.
Увеличение прочности анкерного материала
Более высокие марки материалов увеличивают производительность, но также увеличивают стоимость. Обычные анкерные материалы включают в себя: АСТМ Ф1554. Практический подход к проектированию состоит в том, чтобы начать с более низких оценок, таких как Оценка 36, затем увеличьте до уровня 55 или Оценка 105 только если этого требует спрос.
Предоставьте больше якорей
Если диаметр анкера и марка материала уже максимальны, а проверка натяжения стали по-прежнему имеет решающее значение., добавление дополнительных привязок в одной строке может быть вариантом. Обычно для этого требуется отрегулировать интервал, краевые расстояния, или размеры опорной плиты. Добавление дополнительных строк разрешено., но это меняет распределение нагрузки и должно быть тщательно оценен.
Уравнение емкости:
\( N_{к} = A_{я знаю,N} f_{ута} \)
Прочность бетона на разрыв при растяжении
Прорыв бетона происходит, когда конусообразная часть бетона отделяется от опоры.. В таком случае, анкерная сталь остается неповрежденной, но окружающий бетон не справляется.
Этот вид отказа применяется к анкерам с головкой., анкеры расширения, винтовые анкеры, и подрезать анкеры.
Как увеличить способность прорыва бетона
Увеличить глубину заделки
Конус прорыва идеализируется как простирающийся от заглубленного конца анкера до бетонной поверхности.. Увеличение глубины установки увеличивает конус и значительно увеличивает производительность.. Глубина заделки также напрямую увеличивает базовую прочность на прорыв, определенную ACI..
Увеличьте расстояние между анкерами
Близко расположенные анкеры ограничивают ширину прогнозируемой зоны разрушения.. Увеличение расстояния позволяет увеличить эффективную зону прорыва., особенно для якорных групп.
Увеличьте расстояние до края
Якоря, расположенные вблизи краев, не могут сформировать полный конус отрыва.. Увеличение расстояния до края часто приводит к заметному увеличению производительности..
Используйте бетон повышенной прочности.
Переход с бетона более низкой марки на бетон более высокой марки увеличивает базовую прочность на отрыв и часто эффективен, когда геометрия ограничена..
При необходимости следует исходить из того, что бетон не имеет трещин.
Бетон без трещин обеспечивает немного большую производительность.. Это предположение следует использовать только в случае обоснования., поскольку это меняет проектные предположения.
Обеспечьте усиление, предназначенное для выдерживания напряжения.
Когда арматура специально спроектирована и детализирована так, чтобы выдерживать силу натяжения анкера., от проверок прорыва бетона можно отказаться. Это должно быть намеренное дизайнерское решение., не предположение.
Уравнение мощности для одиночных анкеров:
\( N_{cb} = frac{A_{Nc}}{A_{Помнить}} \PSI_{ред,N} \PSI_{с,N} \PSI_{cp,N} N_b \)
Уравнение мощности для якорных групп:
\( N_{cbg} = frac{A_{Nc}}{A_{Помнить}} \PSI_{ec,N} \PSI_{ред,N} \PSI_{с,N} \PSI_{cp,N} N_b \)
Сила выдергивания анкера
Отказ при выдергивании происходит, когда анкер выдергивается из бетона без образования полного конуса вырыва.. Эта проверка применяется к залитым анкерам и некоторым механическим анкерам, установленным после установки, и оценивается для только отдельные якоря.
Для анкеров, установленных после установки, мощность определяется путем экспериментальных испытаний. Для закладных анкеров, грузоподъемность обычно зависит от размеров анкера.
На шпильках с литыми головками, производительность контролируется подшипником на закладном конце, находясь на зацепленных якорях, контролируется эффективной длиной крючка.
Как исправить ошибку при извлечении
Используйте более широкие или толстые закладные пластины или головки болтов большего размера. (Якоря с головой)
Для анкеров с закладными концами, увеличение площади подшипника повышает грузоподъемность. При использовании встроенной пластины, увеличить размеры или толщину пластины. Для анкеров с закладной головкой или гайкой, выбор головки или гайки большего размера на закладном конце увеличивает площадь подшипника.
Удлините анкерные крюки или увеличьте диаметр стержня. (Крючковые якоря)
Короткие крючки или маленькие анкерные стержни могут привести к выдергиванию., даже если бетонный конус не провалится. Более длинные крючки или более крупные стержни увеличивают грузоподъемность и снижают риск выдергивания..
Используйте бетон повышенной прочности.
Переход с бетона более низкой марки на бетон более высокой марки увеличивает прочность на выдергивание и часто эффективен, когда геометрия ограничена..
При необходимости используйте нерастрескивающийся бетон.
Бетон без трещин обеспечивает лучшее сопротивление выдергиванию.. Это следует предполагать только в том случае, если это оправдано проектными условиями..
Неисправности при выдергивании обычно устраняются улучшением состояния подшипников, а не изменением промежутков или краевых расстояний..
Уравнение мощности для возглавляемого:
\( N_{пн} = Пси_{с,п} Н_п \)
где,
\( Н_п = 8А_{brg}е_с’ \)
Уравнение емкости для подключенного:
\( N_{пн} = Пси_{с,п} Н_п \)
где,
\( N_p = 0,9f_c’e_h d_a \)
Прочность бетона на выброс с боковой стороны
Боковой выброс происходит, когда анкер с относительно глубокой заделкой располагается слишком близко к свободному краю.. Вместо формирования конуса прорыва вверх, конус простирается в сторону, вызывая разрушение и выдувание боковой поверхности бетона.
Этот вид отказа определяется соотношением между глубиной заделки и краевым расстоянием.. Когда эти параметры определяются определенным образом, этот механизм отказа может не применяться.
Поскольку бетонные конусы могут перекрываться, должны быть проверены как отдельные якоря, так и группы якорей.
Как исправить боковой выброс
Увеличьте расстояние до края
Увеличение краевого расстояния повышает номинальную прочность.. Также, a much larger edge distance i.e.\( ca_1 > \гидроразрыва{час_{ef}}{2.5 }\) делает этот отказ неприменимым.
Отрегулируйте расстояние между привязками для групп привязок
В якорных группах, несколько анкеров могут вызвать одновременный боковой выброс. Расстояние между якорями дальше друг от друга, при этом допуская некоторое перекрытие конуса, увеличивает эффективный размер и мощность бетонного конуса.
Уменьшить глубину установки анкерного стержня
Очень длинные анкерные стержни вблизи краев увеличивают вероятность выброса.. Использование более коротких стержней относительно краевого расстояния может сделать эту проверку неприменимой..
Используйте бетон повышенной прочности.
Переход от бетона более низкого класса к бетону более высокого класса увеличивает прочность на боковой выброс и часто эффективен, когда геометрия ограничена..
Уравнение мощности для одиночных анкеров:
\( N_{сб} = 160c_{а1}\SQRT{A_{brg}}\lambda_a\sqrt{f’_c} \)
Уравнение мощности для якорных групп:
\( N_{как} = слева(1 + \гидроразрыва{s}{6c_{а1}}\право) N_{сб} \)
Прочность сцепления клеевых анкеров
Для послеустановленных клеевых анкеров, прочность соединения проверяется под действием растягивающих усилий. Емкость рассчитывается на основе площади влияния приклеенного анкера и характерного напряжения сцепления.. Характеристические значения напряжения сцепления получены в результате экспериментальных испытаний., и если тестовые данные недоступны, консервативные значения от ACI 318-19 Стол 17.6.2.5 может быть использован.
Поскольку зоны влияния могут перекрываться, должны оцениваться как отдельные якоря, так и группы якорей.
Емкость облигаций уже составляет:
-
Связь между анкером и клеем
-
Связь между клеем и бетоном
Как увеличить емкость облигаций
Увеличьте диаметр анкера
Больший диаметр анкера увеличивает базовую прочность соединения., а также зона влияния. На геометрию зоны влияния большое влияние оказывает диаметр.
Увеличить глубину заделки
Более глубокая установка увеличивает базовую прочность клеевого анкера..
Увеличьте расстояние и краевые расстояния.
Для групп анкеров или отдельных анкеров, расположенных близко к краю., регулировка интервалов и краевых расстояний снимает ограничение на общую зону влияния.
Используйте клей с более высоким характеристическим напряжением сцепления.
Выбор клея с более высокой прочностью сцепления повышает производительность.. Большее характеристическое напряжение сцепления означает большую зону влияния., тем самым увеличивая емкость.
Уравнение мощности для одиночных анкеров:
\( N_a = frac{A_{Уже}}{A_{Нао}} \PSI_{ред,Уже} \PSI_{cp,Уже} N_{ба} \)
Уравнение мощности для якорных групп:
\( N_{аг} = frac{A_{Уже}}{A_{Нао}} \PSI_{ec,Уже} \PSI_{ред,Уже} \PSI_{cp,Уже} N_{ба} \)
Проверка анкера на сдвиг согласно ACI 318-19
Этот раздел скоро будет опубликован.
Проверка взаимодействия анкеров на растяжение и сдвиг согласно ACI 318-19
Этот раздел скоро будет опубликован.
