Muhtemelen mühendislik yazılımını kullanarak bir ankraj tasarladığınız için buradasınız., bir veya daha fazla kontrol başarısız oldu, ve bundan sonra neyi değiştireceğinizden emin değildiniz.
Bu eğitim, konuyu anlamak isteyen yeni mühendisler ve mühendislik öğrencileri için yazılmıştır. ACI kapsamında çapa hatası modları 318-19 ve bir tasarımın mantıksal olarak nasıl ayarlanacağı. Bu kodun yerine geçmez. Tüm hükümler ve gereksinimler için, her zaman atıfta bulunun ACI 318-19 Bölüm 17.
Buradaki amaç tanımanıza yardımcı olmaktır. başarısız olan ne, neden başarısız oluyor, ve Hangi tasarım parametreleri aslında kapasiteyi artırıyor?, girdileri rastgele değiştirmek yerine.
Bu kontrollerin bir tasarım iş akışında adım adım nasıl uygulandığını görmek istiyorsanız, ayrıca şuraya da başvurabilirsiniz: SkyCiv Taban Plakası Tasarım Yazılımı, tüm ACI bağlantı kontrollerini eksiksiz hesaplamalarla raporlayan.
Çapa Nedir??
Ankraj tipik olarak başka bir yapısal elemanı bağlamak için betona gömülmüş bir çelik çubuktur., çoğunlukla çelik taban plakası. Ankrajlar gerilimi aktarır, makaslama, veya çelikten beton desteğe doğru birleşik kuvvetler.
Ankrajlar genellikle kurulum yöntemine göre sınıflandırılır.
Dökme Ankrajlar
Dökme ankrajlar beton dökülmeden önce yerleştirilir ve beton sertleştikçe gömülür..
Sonradan Takılan Ankrajlar
Sonradan takılan ankrajlar sertleşmiş betona delikler açılarak ve ankrajı kullanarak sabitleyerek monte edilir.:
- Mekanik genleşme
- Yapışkan veya kimyasal bağlama
Hangisi Daha İyi?
Hiçbir bağlantı türü doğası gereği daha iyi değildir. Seçim inşa edilebilirliğe bağlıdır, proje kısıtlamaları, ve kullanılabilirlik. Örneğin, Mevcut bir döşemeye veya temele çelik kolon eklenirse, dökme ankrajlar artık bir seçenek değil, ve sonradan takılan ankrajlar genellikle kullanılır.
Kullanılabilirlik de önemlidir, çapa türleri olarak, boyutlar, ve kurulum sınırları üreticinin tedarikine bağlıdır. Ortak çapa üreticileri şunları içerir: Hilti, DeWalt, ve Fischer, her biri ürüne özel tasarım verileri ve kurulum gereksinimleri ile farklı mekanik ve yapışkan sabitleme sistemleri sunar.
Tek Bağlantı Noktaları ve Bağlantı Grupları Karşılaştırması
Bağlantı kontrolleri başarısız olduğunda, başarısızlık her zaman tek bir çapada meydana gelmez. Düzene bağlı olarak, Arıza tek bir ankrajda veya birlikte hareket eden bir grup ankrajda meydana gelebilir. ACI 318 Bu ayrımı yapar çünkü yöneten arıza modu ve kapasitesi çok farklı olabilir.
Bir başarısızlığın bir başarısızlık olarak değerlendirilip değerlendirilmediği tek ankraj arızası veya bir bağlantı grubu hatası öncelikle şunlara bağlıdır: öngörülen arıza yüzeylerinin örtüşmesi. Bu örtüşme tipik olarak ankraj aralığı ile kontrol edilir, gömme derinliği, ve kenar mesafesi.
Tasarım sırasında bu davranışı görselleştirmek için, gibi araçlar SkyCiv Taban Plakası Tasarım Yazılımı öngörülen arıza alanlarını görüntüleyin ve ankrajların geometriye dayalı olarak tek tek mi yoksa grup olarak mı değerlendirileceğini otomatik olarak belirleyin.
Tek Çapalar
Ankrajlar geniş aralıklıysa veya sığ gömme derinliğine sahipse, öngörülen başarısızlık alanları örtüşmüyor. Bu durumda, başarısızlık bireysel çapa düzeyinde değerlendirilir. Bir ankraj, komşu ankrajların önemli bir katkısı olmadan sınırına ulaşabilir.
Çapa
Ankrajlar yeterli gömme derinliği ile birbirine daha yakın yerleştirildiğinde, öngörülen kırılma yüzeyleri örtüşüyor. Bu durumda, Beton tüm grubun kapasitesini sınırlıyor, ve birleşik öngörülen arıza alanı sınırına ulaştığında arıza meydana gelir. Grup kapasitesi bireysel çapa kapasitelerinin toplamına eşit değildir.
Bu ayrım kritiktir çünkü çeşitli ACI gerilim ve kesme kontrolleri, başarısızlığın tek bir ankraj veya bir ankraj grubu tarafından yönetilip yönetilmediğine bağlı olarak açıkça değişir.. Yönetimdeki başarısızlık tipinin yanlış tanımlanması, muhafazakar olmayan veya aşırı muhafazakar tasarımlara yol açabilir.
Tasarım Örnekleri
Gösteren tasarım örnekleri tek çapa ve çapa grubu arızaları SkyCiv taban plakası tasarım kaynaklarında bulunabilir. Burada, tarafından gerçekleştirilen tasarım kontrollerinin örnek bir seti yer almaktadır. SkyCiv Taban Plakası Tasarım Yazılımı.
ACI'ya Göre Ankraj Gerginlik Kontrolleri 318-19
Ankrajlar gerilime maruz kaldığında, ACI 318-19 birkaç kontrol gerektirir. Her kontrol farklı bir fiziksel arıza mekanizmasına karşılık gelir. Mekanizmayı anladıktan sonra, tasarımı ayarlamak çok daha kolay hale geliyor.
Gerilmede Çelik Mukavemeti
Ankraj çeliği kontrolü, ankraj çeliğinin akmasını ve kopmasını dikkate alır.
Çelik Çekme Kapasitesi Nasıl Artırılır
Daha büyük ankraj çapını seçin
Daha büyük çaplar daha büyük çekme alanı sağlar. Çap seçimi için, birçok mühendis şu aralıkta başlar: 1/2 inç ila 3/4 inç. Talebin beklenenden yüksek olması durumunda, çapı arttır. Bu yargı tecrübeyle gelişir.
Ankraj malzemesi mukavemetini artırın
Daha yüksek malzeme kaliteleri kapasiteyi artırır ancak aynı zamanda maliyeti de artırır. Yaygın ankraj malzemeleri şunları içerir: ASTM F1554. Pratik bir tasarım yaklaşımı Grade gibi daha düşük derecelerle başlamaktır. 36, daha sonra Sınıfa yükseltin 55 veya Sınıf 105 yalnızca talebin gerektirdiği durumlarda.
Daha fazla çapa sağlayın
Ankraj çapı ve malzeme kalitesi zaten maksimuma çıkarılmışsa ve çelik gerilim kontrolü hala geçerliyse, aynı satıra daha fazla bağlantı eklemek bir seçenek olabilir. Bu genellikle aralığın ayarlanmasını gerektirir, kenar mesafeleri, veya taban plakası boyutları. Ek satır eklenmesine izin verilir, ancak yük dağılımını değiştirir ve dikkatlice değerlendirildi.
Kapasite Denklemi:
\( N_{için} = A_{biliyorum,N} f_{uta} \)
Çekmede Beton Koparma Dayanımı
Betonun koni şeklindeki bir kısmı destekten ayrıldığında beton kopması meydana gelir. Bu durumda, ankraj çeliği sağlam kalır, ancak çevredeki beton başarısız oluyor.
Bu arıza modu başlı ankrajlar için geçerlidir, genişleme ankrajları, vida çapaları, ve alttan kesilmiş ankrajlar.
Beton Kırma Kapasitesi Nasıl Artırılır
Gömme derinliğini artırın
Koparma konisi, ankrajın gömülü ucundan beton yüzeye kadar uzanacak şekilde idealleştirilmiştir. Gömme derinliğinin arttırılması koniyi genişletir ve kapasiteyi önemli ölçüde artırır. Gömme derinliği aynı zamanda ACI tarafından tanımlanan temel kopma gücünü de doğrudan artırır.
Ankraj aralığını artırın
Yakın aralıklı ankrajlar öngörülen arıza alanının genişliğini kısıtlar. Artan aralık daha geniş etkili bir koparma alanına olanak tanır, özellikle bağlantı grupları için.
Kenar mesafesini artırın
Kenarların yakınına yerleştirilen ankrajlar tam bir koparma konisi geliştiremez. Kenar mesafesinin arttırılması genellikle gözle görülür bir kapasite artışına neden olur.
Daha yüksek dayanımlı beton kullanın
Daha düşük dereceli bir betondan daha yüksek dereceli bir betona yükseltme, temel kopma mukavemetini artırır ve genellikle geometri kısıtlandığında etkilidir.
Uygun olduğunda betonun çatlaksız olduğunu varsayın
Çatlaksız beton biraz daha yüksek kapasite sağlar. Bu varsayım yalnızca gerekçelendirildiğinde kullanılmalıdır, tasarım varsayımlarını değiştirdikçe.
Gerilimi taşıyacak şekilde tasarlanmış takviye sağlayın
Takviyenin ankraj gerginlik kuvvetini taşıyacak şekilde açıkça tasarlandığı ve detaylandırıldığı durumlarda, beton koparma kontrollerinden feragat edilebilir. Bu kasıtlı bir tasarım kararı olmalı, bir varsayım değil.
Tek Ankrajlar için Kapasite Denklemi:
\( N_{cb} = frac{bir_{Nc}}{bir_{Hatırlamak}} \Psi_{ed,N} \Psi_{c,N} \Psi_{cp,N} N_b \)
Sabitleme Grupları için Kapasite Denklemi:
\( N_{cbg} = frac{bir_{Nc}}{bir_{Hatırlamak}} \Psi_{ec,N} \Psi_{ed,N} \Psi_{c,N} \Psi_{cp,N} N_b \)
Çapa Çekme Mukavemeti
Ankrajın tam bir kopma konisi oluşturmadan betondan dışarı çekilmesi durumunda çekme kopması meydana gelir.. Bu kontrol, dökme ankrajlar ve sonradan takılan bazı mekanik ankrajlar için geçerlidir ve aşağıdakiler için değerlendirilir: yalnızca bireysel çapalar.
Sonradan takılan ankrajlar için, Kapasite deneysel testlerle belirlenir. Dökme ankrajlar için, kapasite genellikle ankraj boyutlarına bağlıdır.
Dökme başlı saplamalarda, kapasite gömülü uçtaki rulman ile kontrol edilir, kancalı çapalardayken, etkili kanca uzunluğu ile kontrol edilir.
Çekme Arızası Nasıl Onarılır
Daha geniş veya daha kalın gömülü plakalar veya daha büyük cıvata başları kullanın (Başlı Çapalar)
Gömülü uçları olan ankrajlar için, yatak alanının arttırılması kapasiteyi artırır. Gömülü plaka kullanıldığında, plaka boyutlarını veya kalınlığını artırın. Gömülü başlı veya somunlu ankrajlar için, gömülü uçta daha büyük bir kafa veya somunun seçilmesi yatak alanını arttırır.
Ankraj kancalarını uzatın veya çubuk çapını artırın (Kancalı Ankrajlar)
Kısa kancalar veya küçük ankraj çubukları çekilmeye neden olabilir, beton koni arızalanmasa bile. Daha uzun kancalar veya daha büyük çubuklar kapasiteyi artırır ve çekilme riskini azaltır.
Daha yüksek dayanımlı beton kullanın
Daha düşük dereceli bir betondan daha yüksek dereceli bir betona yükseltme, çekme mukavemetini artırır ve genellikle geometri kısıtlandığında etkilidir.
Uygun olduğunda çatlamayan beton kullanın
Çatlaksız beton daha iyi sıyrılma direnci sağlar. Bu yalnızca tasarım koşullarıyla doğrulandığında varsayılmalıdır..
Çekme arızaları genellikle aralık veya kenar mesafelerini değiştirmek yerine rulman koşullarının iyileştirilmesiyle giderilir.
Başlıklı Kapasite Denklemi:
\( N_{pn} = Psi_{c,p} N_p \)
nerede,
\( N_p = 8A_{brg}f_c’ \)
Kancalı Kapasite Denklemi:
\( N_{pn} = Psi_{c,p} N_p \)
nerede,
\( N_p = 0,9f_c'e_h d_a \)
Beton Yan Yüz Üfleme Dayanımı
Nispeten derin gömmeli bir ankraj serbest bir kenara çok yakın yerleştirildiğinde yan yüz patlaması meydana gelir. Yukarı doğru bir koparma konisi oluşturmak yerine, koni yanlara doğru uzanır, betonun yan yüzünün kırılmasına ve patlamasına neden olur.
Bu arıza modu, gömme derinliği ve kenar mesafesi arasındaki ilişki tarafından yönetilir. Bu parametreler belirli şekillerde boyutlandırıldığında, bu başarısızlık mekanizması geçerli olmayabilir.
Beton koniler üst üste gelebileceğinden, hem tekli çapalar hem de çapa grupları kontrol edilmelidir.
Yan Yüz Patlaması Nasıl Onarılır
Kenar mesafesini artırın
Kenar mesafesini artırmak nominal gücü artırır. Ayrıca, a much larger edge distance i.e.\( ca_1 > \çatlamak{h_{ef}}{2.5 }\) bu arızayı uygulanamaz hale getirir.
Bağlantı grupları için bağlantı aralığını ayarlayın
Bağlantı gruplarında, birden fazla ankraj aynı anda yan yüz patlamasına neden olabilir. Ankrajların daha uzağa yerleştirilmesi, hala bazı konilerin örtüşmesine izin verirken, Etkili beton koni boyutunu ve kapasitesini artırır.
Ankraj çubuğu gömme derinliğini azaltın
Kenarlara yakın çok uzun ankraj çubukları patlama olasılığını artırır. Kenar mesafesine göre daha kısa çubukların kullanılması bu kontrolün uygulanamaz hale gelmesine neden olabilir.
Daha yüksek dayanımlı beton kullanın
Daha düşük dereceli bir betondan daha yüksek dereceli bir betona yükseltme, yan yüzey patlama mukavemetini artırır ve genellikle geometri kısıtlandığında etkilidir.
Tek Ankrajlar için Kapasite Denklemi:
\( N_{sb} = 160c_{a1}\sqrt{bir_{brg}}\lambda_a\sqrt{f'_c} \)
Sabitleme Grupları için Kapasite Denklemi:
\( N_{gibi} = sol(1 + \çatlamak{s}{6c_{a1}}\sağ) N_{sb} \)
Yapışkan Dübellerin Yapışma Dayanımı
Sonradan takılan yapışkan ankrajlar için, Bağ mukavemeti çekme kuvvetleri altında kontrol edilir. Kapasite, bağlı ankrajın etki alanına ve karakteristik bağ gerilimine göre hesaplanır.. Karakteristik bağ gerilimi değerleri deneysel testlerden elde edilmiştir, ve test verileri mevcut değilse, ACI'den muhafazakar değerler 318-19 Tablo 17.6.2.5 kullanılabilir.
Etki alanları örtüşebileceğinden, hem tekli çapalar hem de çapa grupları değerlendirilmelidir.
Tahvil kapasitesi zaten:
-
Ankraj ve yapıştırıcı arasındaki bağ
-
Yapıştırıcı ile beton arasındaki bağ
Tahvil Kapasitesi Nasıl Artırılır
Ankraj çapını artırın
Daha büyük ankraj çapı, temel bağ mukavemetine kapasite katar, ve etki alanı. Etki alanının geometrisi çaptan büyük ölçüde etkilenir.
Gömme derinliğini artırın
Daha derin bir gömme, yapışkan ankrajın temel bağlanma gücünü artırır.
Aralığı ve kenar mesafelerini artırın
Ankraj grupları veya bir kenara yakın tekli ankrajlar için, aralığın ve kenar mesafelerinin ayarlanması toplam etki alanı üzerindeki sınırlamayı ortadan kaldırır.
Daha yüksek karakteristik bağ gerilimine sahip bir yapıştırıcı kullanın
Daha yüksek bağ mukavemetine sahip bir yapıştırıcının seçilmesi kapasiteyi artırır. Daha büyük karakteristik bağ gerilimi, daha büyük etki alanı anlamına gelir, böylece kapasiteyi arttırmak.
Tek Ankrajlar için Kapasite Denklemi:
\( N_a = \frac{bir_{Çoktan}}{bir_{Nao}} \Psi_{ed,Çoktan} \Psi_{cp,Çoktan} N_{ba} \)
Sabitleme Grupları için Kapasite Denklemi:
\( N_{yaş} = frac{bir_{Çoktan}}{bir_{Nao}} \Psi_{ec,Çoktan} \Psi_{ed,Çoktan} \Psi_{cp,Çoktan} N_{ba} \)
ACI'ya Göre Ankraj Kesme Kontrolleri 318-19
Ankraj Çubuğu Kesme Kapasitesi
Similar to the tensile capacity of anchor rods, the anchor steel check considers yielding and rupture of the anchor steel due to the applied shear load. This failure mode occurs when the steel strength of the anchor rod is reached before the surrounding concrete fails.
The shear capacity of anchor rods primarily depends on the anchor diameter, the material strength of the steel, and the number of anchors resisting the applied load.
How to Increase Steel Shear Capacity
Choose Larger Anchor Diameter
Similar to anchor tensile strength, the shear strength of anchors relies on their physical dimensions. Increasing the anchor diameter increases the cross-sectional area of the steel, which results in a higher shear capacity.
Increase Anchor Material Strength
If increasing the diameter is not possible due to geometric constraints, selecting a stronger anchor material may be considered. Common anchor rod grades include Grade 36, Seviye 55, and Grade 105. Higher strength grades provide greater resistance to shear forces.
Add More Anchors
Another approach is to increase the number of anchors resisting the load. Adding more anchors distributes the applied force across additional elements and reduces the shear demand on each individual anchor.
Capacity Equation for Cast-In Headed Stud Anchor:
\( V_{için} = A_{biliyorum,V } f_{uta} \)
Capacity Equation for Cast-In Headed Bolt and Hooked Bolt Anchor:
\( V_{için} = 0.6A_{biliyorum,V } f_{uta} \)
If built-up grout pads are present, the shear strength of anchor rods is reduced by 80 percent according to ACI provisions.
Concrete Breakout Due to Shear
Concrete breakout strength in shear occurs when a cone-shaped portion of the concrete separates from the support due to the applied shear forces. This failure can occur when shear acts parallel to the concrete edge or perpendicular to the edge.
ACI provisions indicate that the capacity for shear parallel to an edge is generally larger than the capacity for shear acting perpendicular to the edge. ancak, it is still recommended to check both directions as implemented in the SkyCiv Taban Plakası Tasarım Yazılımı.
Beton Kırma Kapasitesi Nasıl Artırılır
Increase Edge Distance
Increasing the edge distance of anchors from the concrete edge allows a larger breakout cone to develop. The farther the anchors are placed from the edge, the larger the projected failure surface becomes. The basic concrete breakout strength in shear is also directly related to the edge distance.
Increase Anchor Spacing
Increasing the spacing between anchors allows the projected breakout area of the anchor group to expand. Closely spaced anchors restrict the development of the breakout cone, while larger spacing allows a larger failure surface to form.
Increase Thickness
The breakout cone may be limited by the thickness of the concrete support. If the anchor end is located too close to the bottom of the support, the breakout cone cannot fully develop. Increasing the thickness of the concrete support allows a more complete breakout projection.
Increase Anchor Length
The basic concrete breakout strength in shear is partly determined by the load-bearing length of the anchor. For anchors with constant stiffness, this length is generally equal to the anchor embedment depth. For torque-controlled expansion anchors, the load-bearing length is typically taken as twice the anchor diameter. Her durumda, this length should not exceed eight times the anchor diameter.
Increase Anchor Diameter
Increasing the anchor diameter also increases the basic concrete breakout strength.
Use Higher-Strength Concrete
Using higher-strength concrete increases the basic breakout strength. This approach is often effective when geometric parameters such as spacing or edge distance cannot be easily increased.
Assume Non-Cracked Concrete When Appropriate
Concrete breakout capacity is slightly higher when the concrete is assumed to be non-cracked. This assumption should only be used when justified by the design conditions.
Provide Reinforcement Designed to Carry Tension
If reinforcement is intentionally designed and detailed to carry the anchor forces, concrete breakout may be prevented from governing. When properly designed reinforcement is provided, ACI allows the breakout check to be waived.
Capacity equation for single anchors:
\( V_{cb} = frac{bir_{Çelik Taban Plakası Tasarımı, Beton mesnedi kontrol eder}}{bir_{vco}} \psi_{ed,V } \psi_{c,V } \psi_{h,V } V_b \)
Capacity equation for anchor groups:
\( V_{cbg} = frac{bir_{Çelik Taban Plakası Tasarımı, Beton mesnedi kontrol eder}}{bir_{vco}} \psi_{ec,V } \psi_{ed,V } \psi_{c,V } \psi_{h,V } V_b \)
Concrete Pryout Due to Shear
Concrete pryout is another failure mode associated with anchors subjected to shear. This failure occurs when the anchor pulls a wedge-shaped portion of concrete upward due to the applied shear force.
According to ACI provisions, the concrete pryout strength is related to the concrete breakout strength in tension. This failure mode applies to several anchor types including headed anchors, genişleme ankrajları, vida çapaları, ve alttan kesilmiş ankrajlar.
How to Increase Concrete Pryout Capacity
Increase Embedment Depth
Koparma konisi, ankrajın gömülü ucundan beton yüzeye kadar uzanacak şekilde idealleştirilmiştir. Increasing the embedment depth enlarges this cone and significantly increases the pryout capacity. Embedment depth also increases the basic breakout strength defined by ACI. Ek olarak, a larger embedment depth results in a larger kcp factor used in the pryout strength calculation, which further increases the pryout capacity.
Increase Anchor Spacing
Closely spaced anchors restrict the projected breakout area. Increasing the spacing between anchors allows a larger effective breakout area to develop, especially for anchor groups.
Increase Edge Distance
Anchors located near edges cannot develop a full breakout cone. Increasing the edge distance allows the breakout surface to expand and improves the pryout capacity.
Use Higher-Strength Concrete
Using higher-strength concrete increases the basic breakout strength and can improve pryout capacity when geometric parameters cannot be modified.
Assume Non-Cracked Concrete When Appropriate
Non-cracked concrete provides slightly higher capacity. This assumption should only be used when justified by the design conditions.
Capacity equation for single anchors:
\( V_{cp} = c times A_{cp} N_{cp} \)
Capacity equation for anchor groups:
\( V_{cpg} = c times A_{cp} N_{cpg} \)
ACI'ya Göre Ankraj Gerginliği ve Kesme Etkileşimi Kontrolleri 318-19
Bu bölüm yakında yayınlanacak.
