Выход из строя бетонного конуса

Бетонный конус является одним из видов разрушения анкеров в бетоне , нагруженных растягивающей силой . Разрушение обусловлено ростом трещин в бетоне, которые образуют типичную форму конуса, в котором ось анкера является осью вращения .

Механические модели

МСА 349-85

При растягивающей нагрузке поверхность разрушения бетонного конуса имеет наклон 45°. При этом предполагается постоянное распределение растягивающих напряжений. Нагрузка разрушения бетонного конуса $N_{0}$ Для одного анкера в бетоне без трещин, на который не влияют краевые воздействия или перекрывающиеся конусы соседних анкеров, определяется по формуле: ^{[ 2 ]}

$N_{0}=f_{ct}{A_{N}}[N]$

Где:

$f_{ct}$ - предел прочности бетона

$A_{N}$ - Проекционная площадь конуса

Подход к расчету несущей способности бетона (CCD) для крепления к бетону

При растягивающей нагрузке бетонная способность одного анкера рассчитывается с учетом наклона между поверхностью разрушения и поверхностью бетонного элемента около 35°. Нагрузка разрушения бетонного конуса $N_{0}$ Для одного анкера в бетоне без трещин, на который не влияют краевые воздействия или перекрывающиеся конусы соседних анкеров, определяется по формуле: ^{[ 2 ]}

$N_{0}=k{\sqrt {f_{cc}}}{h_{ef}}^{1.5}[N]$ ,

Где:

$k$ - 13,5 для постустановленного крепежа, 15,5 для монолитного крепежа.

$f_{cc}$ - Прочность бетона на сжатие, измеренная в кубах [МПа]

${h_{ef}}$ - Глубина установки анкера [мм]

Модель основана на теории механики разрушения и учитывает размерный эффект , в частности для фактора ${h_{ef}}^{1.5}$ который отличается от ${h_{ef}}^{2}$ ожидаемо от первой модели. В случае разрушения бетона при растяжении с увеличением размера элемента разрушающая нагрузка увеличивается меньше, чем доступная поверхность разрушения; это означает, что номинальное напряжение при разрушении (пиковая нагрузка, деленная на площадь разрушения) уменьшается. ^{[ 3 ]}

Действующие нормы учитывают уменьшение теоретической емкости бетонного конуса. $N_{0}$ учитывая: (i) наличие ребер; (ii) перекрывающиеся конусы из-за группового эффекта; (iii) наличие эксцентриситета растягивающей нагрузки. ^{[ 4 ]}

Разница между моделями

Нагрузки разрушения при растяжении, прогнозируемые методом CCD, соответствуют экспериментальным результатам в широком диапазоне глубины заделки (например, 100–600 мм). ^{[ 2 ]} Несущая способность анкера, предусмотренная ACI 349, не учитывает размерный эффект , поэтому для большой глубины заглубления получается заниженное значение несущей способности. ^{[ 2 ]}

Влияние размера головы

При больших размерах головки давление в зоне подшипника уменьшается. Наблюдается увеличение несущей способности якоря. В технической литературе предлагались различные модификационные коэффициенты. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Бетон без трещин и трещин

Анкеры экспериментально показывают меньшую несущую способность при установке в треснутый бетонный элемент. Сокращение составляет до 40% по отношению к состоянию без трещин, в зависимости от ширины трещины . ^{[ 7 ]} Снижение обусловлено невозможностью передачи как нормальных, так и касательных напряжений в плоскости трещины.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Кук, Рональд; Дорр, GT; Клингнер, Р.Э. (2010). Руководство по проектированию соединений стали с бетоном . Техасский университет в Остине.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Фукс, Вернер; Элигхаузен, Рольф (1995). «Подход к проектированию емкости бетона (CCD) для крепления к бетону». Структурный журнал ACI . 109 (январь): 1–4. ISSN 0889-3241 .
^ Ожболт, Йошко; Элигхаузен, Рольф; Рейнхардт, Ганс-Вольф (1999). «Влияние размера на нагрузку при выдергивании бетонного конуса». Международный журнал переломов . 95 : 391–404. ISSN 0376-9429 .
^ МСА (2004). «Руководство ACI 349.2 по методу проектирования конкретной емкости (CCD) — примеры проектирования закладных». Бетон (Ccd): 1–77.
^ Ожболт, Йошко; Элигхаузен, Рольф; Перишкич, Г.; Майер, У. (2007). «3D FE-анализ анкерных болтов с большой глубиной установки». Инженерная механика разрушения . 74 (1–2): 168–178. doi : 10.1016/j.engfracmech.2006.01.019 . ISSN 0013-7944 .
^ Нилфоруш, Р.; Нильссон, М.; Эльфгрен, Л.; Ожболт, Дж.; Хофманн Дж.; Элигхаузен, Р. (2017). «Растягивающая способность анкерных болтов в бетоне без трещин: влияние толщины элемента и размера головки анкера». Структурный журнал ACI . 114 (6): 1519–1530. дои : 10.14359/51689503 . ISSN 0889-3241 .
^ Малле, Райнер; Элигхаузен, Рольф; Сильва, Джон Ф (2006). Анкеры в бетонных конструкциях . Эрнст и Шон. ISBN 978-3433011430 .

См. также

[Doe-00-1] Перейти обратно: ^а ^б Кук, Рональд; Дорр, GT; Клингнер, Р.Э. (2010). Руководство по проектированию соединений стали с бетоном . Техасский университет в Остине.

[Eli-02-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Фукс, Вернер; Элигхаузен, Рольф (1995). «Подход к проектированию емкости бетона (CCD) для крепления к бетону». Структурный журнал ACI . 109 (январь): 1–4. ISSN 0889-3241 .

[OZ-00-3] Ожболт, Йошко; Элигхаузен, Рольф; Рейнхардт, Ганс-Вольф (1999). «Влияние размера на нагрузку при выдергивании бетонного конуса». Международный журнал переломов . 95 : 391–404. ISSN 0376-9429 .

[ACI-00-4] МСА (2004). «Руководство ACI 349.2 по методу проектирования конкретной емкости (CCD) — примеры проектирования закладных». Бетон (Ccd): 1–77.

[OZ-01-5] Ожболт, Йошко; Элигхаузен, Рольф; Перишкич, Г.; Майер, У. (2007). «3D FE-анализ анкерных болтов с большой глубиной установки». Инженерная механика разрушения . 74 (1–2): 168–178. doi : 10.1016/j.engfracmech.2006.01.019 . ISSN 0013-7944 .

[NILF-01-6] Нилфоруш, Р.; Нильссон, М.; Эльфгрен, Л.; Ожболт, Дж.; Хофманн Дж.; Элигхаузен, Р. (2017). «Растягивающая способность анкерных болтов в бетоне без трещин: влияние толщины элемента и размера головки анкера». Структурный журнал ACI . 114 (6): 1519–1530. дои : 10.14359/51689503 . ISSN 0889-3241 .

[Eli-00-7] Малле, Райнер; Элигхаузен, Рольф; Сильва, Джон Ф (2006). Анкеры в бетонных конструкциях . Эрнст и Шон. ISBN 978-3433011430 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]