Анкерный болт

Анкерные болты используются для соединения структурных и ненесущих элементов с бетоном . ^[2] Соединение может быть выполнено с помощью множества различных компонентов: анкерных болтов (также называемых крепежными деталями), стальных пластин или элементов жесткости. Анкерные болты переносят различные виды нагрузки: силы растяжения и силы сдвига . ^[3]

Связь между элементами конструкции может быть представлена стальными колоннами, прикрепленными к железобетонному фундаменту . ^[4] Распространенным случаем прикрепления ненесущего элемента к конструктивному является соединение фасадной системы с железобетонной стеной . ^[5]

Типы

Литой на месте

Самая простая и прочная форма анкерного болта — отлитая на месте, с закладным концом, состоящим из стандартного болта с шестигранной головкой и шайбы, изгиба на 90 градусов или какого-либо кованого или сварного фланца (см. Также приварку шпилек ). Последние используются в бетонно-стальных композитных конструкциях в качестве сдвиговых соединителей. ^[6] Другие области применения включают в себя анкерные машины к заливаемым бетонным перекрытиям. ^[7] и здания на их бетонные фундаменты. Различные обычно одноразовые приспособления, в основном из пластика, производятся для закрепления и выравнивания монолитных анкеров перед заливкой бетона. При этом их положение также должно быть согласовано с расстановкой армирования . ^[3] Можно выделить различные типы монолитных анкеров: ^[3]

Подъемные вставки: используются для подъема гладких или предварительно напряженных железобетонных балок . Вставка может представлять собой стержень с резьбой. См. также болт (лазание) .
Анкерные каналы: используются в соединениях сборного железобетона . ^[8] Швеллер может представлять собой горячекатаный или холоднодеформированный стальной профиль , в котором размещен Т-образный шнек для передачи нагрузки на основной материал.
Шпилька с головкой: состоит из стальной пластины с приваренными шпильками с головкой (см. также стержень с резьбой ).
Резьбовые втулки: состоят из трубки с внутренней резьбой, которая закрепляется обратно в бетон.

Для всех типов монолитных анкеров механизмом передачи нагрузки является механическая блокировка, ^[3] т.е. заглубленная часть анкеров в бетоне передает и приложенную нагрузку (осевую или сдвиговую) через давление опоры в зоне контакта. В условиях разрушения уровень несущего давления может более чем в 10 раз превышать прочность бетона на сжатие , если передается чистая сила растяжения. ^[3] Анкеры монолитного типа также используются при кладке, помещаются в швы из мокрого раствора при кладке кирпича и литых блоков ( КМУ ).

После установки

Установленные анкеры можно устанавливать в любом положении затвердевшего бетона после бурения. ^[3] Различие проводится по принципу их действия.

Механические распорные анкеры

Механизм передачи усилия основан на фрикционной механической блокировке, гарантированной силами расширения. Их можно разделить еще на две категории: ^[3]

контроль крутящего момента: анкер вставляется в отверстие и фиксируется путем приложения заданного крутящего момента к головке болта или гайке с помощью динамометрического ключа . Особая подкатегория этого якоря называется типом клина . Как показано на рисунке, затягивание болта приводит к тому, что клин прижимается к втулке, что расширяет ее и заставляет прижиматься к материалу, к которому она крепится.
контролируемое перемещение: обычно состоят из расширительной втулки и конической расширительной заглушки, при этом втулка имеет внутреннюю резьбу для установки резьбового элемента.

Подрезные анкеры

Механизм передачи усилия основан на механической блокировке. Специальная операция сверления позволяет создать контактную поверхность между головкой анкера и стенкой отверстия, где происходит обмен несущими напряжениями.

Скрепленные анкеры

Склеенные анкеры также называются клеевыми анкерами. ^[9] или химические анкеры . Крепежный материал представляет собой клей (также называемый раствором ). ^[3] обычно состоит из эпоксидных , полиэфирных или винилэфирных смол. ^[1]

В связанных анкерах механизм передачи силы основан на напряжениях сцепления, создаваемых связующими органическими материалами. Можно использовать как ребристые стержни , так и резьбовые стержни , а изменение механизма локального соединения можно оценить экспериментально. В ребристых стержнях сопротивление преимущественно обусловлено сдвиговыми свойствами бетона между ребрами, тогда как для резьбовых стержней преобладает трение (см. также крепление в железобетоне ). ^[10]

Характеристики этих типов анкеров с точки зрения «несущей способности», особенно при растягивающих нагрузках, строго связаны с состоянием очистки отверстия. Результаты эксперимента ^[3] показало, что снижение мощности составляет до 60%. снижение составляет 20% То же самое относится и к состоянию влажности бетона: для влажного бетона при использовании полиэфирной смолы . Другие проблемы связаны с поведением при высоких температурах. ^[11] и ползучая реакция . ^[12]

Винтовые анкеры

Механизм передачи усилия винтового анкера основан на концентрированном обмене давлением между винтом и бетоном через смолы .

Пластиковые анкеры

Их механизм передачи силы аналогичен механическим распорным анкерам. К винту, вставленному в пластиковую втулку, прикладывается крутящий момент. При приложении крутящего момента пластик расширяет втулку по бокам отверстия, действуя как сила расширения.

Винты Тапкон

Винты Tapcon — это популярный анкер, обозначающий саморезы по бетону. Винты большего диаметра называются LDT. Для крепления этого типа требуется предварительно просверленное отверстие с помощью сверла Tapcon, которое затем ввинчивается в отверстие с помощью стандартного шестигранного или крестообразного сверла . Эти винты часто бывают синими, белыми или из нержавеющей стали. ^[13] Они также доступны в версиях для применения на морских судах или в условиях высоких нагрузок.

Пороховые якоря

Они действуют, передавая силы через механическую блокировку. Данная технология крепления применяется при соединении стали со сталью, например, для соединения холоднодеформированных профилей. Винт вставляется в основной материал с помощью газового пистолета с газовым приводом. Энергия движения обычно обеспечивается за счет сжигания горючего топлива в виде порошка. ^[14] Вставка крепежного элемента вызывает пластическую деформацию основного материала, в котором находится головка крепежного элемента, где и происходит передача усилия.

Механическое поведение

Виды разрушения при растяжении

Анкеры могут выйти из строя по-разному при нагрузке на растяжение: ^[3]

Разрушение стали: слабым местом соединения является стержень. Разрушение соответствует разрыву стали при растяжении, как и при испытании на растяжение . В этом случае бетонное основание может быть неповрежденным.
Выдвижение: анкер вытаскивается из просверленного отверстия, частично повреждая окружающий бетон. При повреждении бетона разрушение также обозначается как прорыв .
Бетонный конус : после достижения несущей способности формируется форма конуса. Разрушение обусловлено ростом трещин в бетоне. ^[15] Этот тип отказа типичен для испытаний на выдергивание. ^[16]^[17]
Разрушение при расколе: разрушение характеризуется раскалыванием трещины, которая делит основной материал на две части. Этот вид разрушения возникает, когда размеры бетонной детали ограничены или анкер установлен близко к краю.
Разрушение при выбросе: разрушение характеризуется боковым растрескиванием бетона вблизи головки анкера. Такого рода отказы возникают у анкеров (чаще всего монолитных), установленных вблизи края бетонного элемента.

При проверке конструкции в предельном состоянии нормы предписывают проверять все возможные механизмы отказа. ^[18]

Стальной провал ^[1]
Разрушение бетонного конуса ^[1]
Ошибка вытягивания ^[1]
Неудача в преодолении ^[1]
Выброс из строя ^[1]
Ошибка разделения

Виды разрушения при сдвиге

Анкеры могут выйти из строя по-разному при нагрузке на сдвиг: ^[3]

Разрушение стали: стержень достигает предела текучести, затем при развитии больших деформаций происходит разрыв.
Край бетона: образуется полуконическая поверхность излома, начинающаяся от точки опоры до свободной поверхности. Этот тип разрушения возникает в случае анкера, находящегося вблизи края бетонного элемента.
Вырыв: образуется полуконическая поверхность излома, характеризующая разрушение. Механизм подъема закладных анкеров обычно происходит с помощью очень коротких, коренастых шпилек . ^[19] Шпильки обычно настолько короткие и жесткие, что под прямой сдвиговой нагрузкой они изгибаются, вызывая одновременное разрушение перед шпилькой и образование кратера в бетоне позади.

При проверке конструкции в предельном состоянии нормы предписывают проверять все возможные механизмы отказа. ^[18]

Разрушение края бетона ^[1]
Ошибка извлечения ^[1]

Комбинированное растяжение/сдвиг

При одновременном приложении к анкеру растягивающей и сдвиговой нагрузки разрушение наступает раньше (при меньшей несущей способности) по сравнению с несцепленным случаем. В текущих нормах проектирования предполагается область линейного взаимодействия. ^[20]

Группа якорей

Для увеличения несущей способности анкеры собираются в группу, причем это позволяет также организовать соединение, противодействующее изгибающему моменту. При растягивающей и сдвиговой нагрузке на механическое поведение заметно влияют (i) расстояние между анкерами и (ii) возможная разница в приложенных силах. ^[22]

Поведение нагрузки на сервис

При эксплуатационных нагрузках (растяжения и сдвига) смещение анкера должно быть ограничено. Рабочие характеристики якоря (грузоподъемность и характерные перемещения) при различных условиях нагрузки оцениваются экспериментально, после чего орган технической оценки составляет официальный документ. ^[23] На этапе проектирования смещение, возникающее при характерных воздействиях, не должно превышать допустимое смещение, указанное в технической документации.

Поведение сейсмической нагрузки

При сейсмических нагрузках существует вероятность того, что анкер одновременно (i) будет установлен в трещину и (ii) подвергнется инерционным нагрузкам, пропорциональным как массе, так и ускорению прикрепленного элемента ( вторичной конструкции ) к основному материалу ( первичная структура ). ^[2] Условия нагрузки в этом случае можно резюмировать следующим образом:

Пульсирующая осевая нагрузка: сила, соответствующая оси анкера, положительная в случае выдергивания и ноль в случае вдавливания.
Обратная сдвиговая нагрузка (также называемая «попеременный сдвиг»): сила, перпендикулярная оси анкера, положительная и отрицательная в зависимости от произвольного соглашения о знаках.
Циклическая трещина (также называемая «движением трещины»): первичная структура RC подвергается серьезному повреждению. ^[24] (т.е. растрескивание), а наиболее неблагоприятным случаем для работоспособности анкера является случай, когда плоскость трещины содержит ось анкера и анкер нагружен положительной осевой силой (постоянной во время циклов растрескивания). ^[3]

Исключительное поведение при нагрузках

Исключительные нагрузки отличаются от обычных статических нагрузок временем нарастания. Высокие скорости смещения связаны с ударной нагрузкой. Что касается соединений стали с бетоном, некоторые примеры включают столкновение транспортного средства с барьерами, прикрепленными к бетонному основанию, и взрывы. Помимо этих чрезвычайных нагрузок, соединения конструкций подвергаются сейсмическим воздействиям, которые необходимо строго учитывать с помощью динамического подхода. Например, время нарастания сейсмического отрыва якоря может составлять 0,03 секунды. Напротив, при квазистатическом испытании 100 секунд можно принять за временной интервал для достижения пиковой нагрузки. Что касается режима разрушения бетонного основания: нагрузки разрушения бетонного конуса увеличиваются с увеличением скорости нагрузки по сравнению со статической. ^[25]

Дизайны

Тип клина - 1
Тип расширения
Тип рукава
Тип клина - 2
Связанный якорь
Бетонный винт

См. также

Ну, орех

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Кук, Рональд; Дорр, GT; Клингнер, Р.Э. (2010). Руководство по проектированию соединений стали с бетоном . Техасский университет в Остине.
^ Jump up to: ^а ^б Хелер, Мэтью С.; Элигхаузен, Рольф (2008). «Поведение и испытания анкеров в моделируемых сейсмических трещинах». Структурный журнал ACI . 105 (3): 348–357. ISSN 0889-3241 . .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Малле, Райнер; Элигхаузен, Рольф; Сильва, Джон Ф (2006). Анкеры в бетонных конструкциях . Эрнст и Шон. ISBN 978-3433011430 .
^ Фишер, Джеймс М. (2006). Конструкция опорной плиты и анкерного стержня .
^ IStructE (1988). Аспекты облицовки . Лондон. {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Стандартный справочник инженерных расчетов . МакГроу-Хилл. 2004.
^ Бхантия, КГ (2008). Основы промышленных машин - Справочник для инженеров-практиков . Нью-Дели: D-CAD. ISBN 978-81-906032-0-1 .
^ Бахманн, Хьюберт; Стейнле, Альфред (2012). Сборные железобетонные конструкции . Берлин: Эрнст и Шон. ISBN 978-0-7506-5084-7 .
^ Сассе, HR (1986). Адгезия между полимерами и бетоном . Спрингер. ISBN 978-0-412-29050-3 .
^ Рейнхардт, Ганс-Вольф (1982). Бетон под ударной нагрузкой, прочность на растяжение и сцепление . Делфт: Делфтский университет.
^ Рауфард, Мохаммад Махди; Нисияма, Минехиро (2018). «Идеализация соотношения напряжения и скольжения сцепления при повышенных температурах на основе испытаний на отрыв». Структурный журнал ACI . 115 (2). дои : 10.14359/51701120 . ISSN 0889-3241 .
^ Нилфоруш, Расул; Нильссон, Мартин; Сёдерлинд, Гуннар; Эльфгрен, Леннарт (2016). «Долгосрочная работа анкеров с клеевым слоем». Структурный журнал ACI . 113 (2): 251–262. дои : 10.14359/51688060 . .
^ Все о винтах Tapcon ; Сайт «Сделай сам» онлайн; по состоянию на апрель 2019 г.
^ Бек, Герман; Симерс, Майкл; Рейтер, Мартин (2011). Порошковые крепежные детали и крепежные винты в стальной конструкции . Эрнст и Шон. ISBN 978-3-433-02955-8 .
^ Элигхаузен, Рольф; Саваде, Г. (1989). «Описание поведения шпилек с головкой, заделанных в бетон, при выдергивании на основе механики разрушения». Механика разрушения бетонных конструкций : 281–299. дои : 10.18419/опус-7930 .
^ Банджи, Дж. Х.; Миллард, С.Г. (1996). Испытание бетона в конструкциях . Лондон: Blackie Academic & Professional. ISBN 0-203-48783-4 .
^ Стоун, Уильям К.; Карино, Николас Дж (1984). «Деформация и разрушение при крупномасштабных испытаниях на выдергивание». Структурный журнал ACI (80).
^ Jump up to: ^а ^б МСА (2014). ACI 318-14 Требования строительных норм к конструкционному бетону . Том. 22. Американский институт бетона. ISBN 978-0-87031-930-3 . JSTOR 3466335 .
^ Андерсон, Нил С; Мейнхейт, Дональд Ф. (2005). «Пропускная способность анкеров с залитой головкой». Журнал PCI . 50 (2): 90–112. дои : 10.15554/pcij.03012005.90.112 . ISSN 0887-9672 .
^ МСА (2004). «Руководство ACI 349.2 по методу проектирования конкретной емкости (CCD) — примеры проектирования закладных». Бетон (Ccd): 1–77.
^ Дорр, GT; Клингнер, Р.Э. (1989). Поведение клеевых анкеров и требования к расположению . Техасский университет в Остине.
^ Маренхольц, Филипп; Элигхаузен, Рольф (2010). Поведение анкерных групп, установленных в растрескавшемся бетоне, при моделировании сейсмических воздействий (PDF) . Материалы конференции по механике разрушения бетонных конструкций (FraMCoS 7) . Чеджу, Южная Корея.
^ «Как найти TAB» . ЭОТА . Архивировано из оригинала 14 июня 2018 г. Проверено 14 июня 2018 г.
^ Фардис, Майкл Н. (2009). Сейсмическое проектирование, оценка и модернизация бетонных зданий . Лондон: Спрингер. ISBN 978-1-4020-9841-3 .
^ Соломос, Джордж. Испытание анкеров в бетоне при динамической нагрузке . Испра: Объединенный исследовательский центр.

^[1]

^ «Бетонный винт с сейсмическим сертификатом ETA» . Джокер Индастриал .

[Doe-00-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Кук, Рональд; Дорр, GT; Клингнер, Р.Э. (2010). Руководство по проектированию соединений стали с бетоном . Техасский университет в Остине.

[Hoe-00-2] Jump up to: ^а ^б Хелер, Мэтью С.; Элигхаузен, Рольф (2008). «Поведение и испытания анкеров в моделируемых сейсмических трещинах». Структурный журнал ACI . 105 (3): 348–357. ISSN 0889-3241 . .

[Eli-00-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Малле, Райнер; Элигхаузен, Рольф; Сильва, Джон Ф (2006). Анкеры в бетонных конструкциях . Эрнст и Шон. ISBN 978-3433011430 .

[Fish-00-4] Фишер, Джеймс М. (2006). Конструкция опорной плиты и анкерного стержня .

[ISt-00-5] IStructE (1988). Аспекты облицовки . Лондон. {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[Std-00-6] Стандартный справочник инженерных расчетов . МакГроу-Хилл. 2004.

[Mach-00-7] Бхантия, КГ (2008). Основы промышленных машин - Справочник для инженеров-практиков . Нью-Дели: D-CAD. ISBN 978-81-906032-0-1 .

[Precas-00-8] Бахманн, Хьюберт; Стейнле, Альфред (2012). Сборные железобетонные конструкции . Берлин: Эрнст и Шон. ISBN 978-0-7506-5084-7 .

[Adh-00-9] Сассе, HR (1986). Адгезия между полимерами и бетоном . Спрингер. ISBN 978-0-412-29050-3 .

[Rei-00-10] Рейнхардт, Ганс-Вольф (1982). Бетон под ударной нагрузкой, прочность на растяжение и сцепление . Делфт: Делфтский университет.

[Elev-00-11] Рауфард, Мохаммад Махди; Нисияма, Минехиро (2018). «Идеализация соотношения напряжения и скольжения сцепления при повышенных температурах на основе испытаний на отрыв». Структурный журнал ACI . 115 (2). дои : 10.14359/51701120 . ISSN 0889-3241 .

[Nilf-00-12] Нилфоруш, Расул; Нильссон, Мартин; Сёдерлинд, Гуннар; Эльфгрен, Леннарт (2016). «Долгосрочная работа анкеров с клеевым слоем». Структурный журнал ACI . 113 (2): 251–262. дои : 10.14359/51688060 . .

[13] Все о винтах Tapcon ; Сайт «Сделай сам» онлайн; по состоянию на апрель 2019 г.

[Pow-00-14] Бек, Герман; Симерс, Майкл; Рейтер, Мартин (2011). Порошковые крепежные детали и крепежные винты в стальной конструкции . Эрнст и Шон. ISBN 978-3-433-02955-8 .

[Eli-01-15] Элигхаузен, Рольф; Саваде, Г. (1989). «Описание поведения шпилек с головкой, заделанных в бетон, при выдергивании на основе механики разрушения». Механика разрушения бетонных конструкций : 281–299. дои : 10.18419/опус-7930 .

[tesin-01-16] Банджи, Дж. Х.; Миллард, С.Г. (1996). Испытание бетона в конструкциях . Лондон: Blackie Academic & Professional. ISBN 0-203-48783-4 .

[Stone-01-17] Стоун, Уильям К.; Карино, Николас Дж (1984). «Деформация и разрушение при крупномасштабных испытаниях на выдергивание». Структурный журнал ACI (80).

[ACI-02-18] Jump up to: ^а ^б МСА (2014). ACI 318-14 Требования строительных норм к конструкционному бетону . Том. 22. Американский институт бетона. ISBN 978-0-87031-930-3 . JSTOR 3466335 .

[Pry-00-19] Андерсон, Нил С; Мейнхейт, Дональд Ф. (2005). «Пропускная способность анкеров с залитой головкой». Журнал PCI . 50 (2): 90–112. дои : 10.15554/pcij.03012005.90.112 . ISSN 0887-9672 .

[ACI-00-20] МСА (2004). «Руководство ACI 349.2 по методу проектирования конкретной емкости (CCD) — примеры проектирования закладных». Бетон (Ccd): 1–77.

[Doe-01-21] Дорр, GT; Клингнер, Р.Э. (1989). Поведение клеевых анкеров и требования к расположению . Техасский университет в Остине.

[Eli-04-22] Маренхольц, Филипп; Элигхаузен, Рольф (2010). Поведение анкерных групп, установленных в растрескавшемся бетоне, при моделировании сейсмических воздействий (PDF) . Материалы конференции по механике разрушения бетонных конструкций (FraMCoS 7) . Чеджу, Южная Корея.

[23] «Как найти TAB» . ЭОТА . Архивировано из оригинала 14 июня 2018 г. Проверено 14 июня 2018 г.

[Far-00-24] Фардис, Майкл Н. (2009). Сейсмическое проектирование, оценка и модернизация бетонных зданий . Лондон: Спрингер. ISBN 978-1-4020-9841-3 .

[Solo-00-25] Соломос, Джордж. Испытание анкеров в бетоне при динамической нагрузке . Испра: Объединенный исследовательский центр.

[26] «Бетонный винт с сейсмическим сертификатом ETA» . Джокер Индастриал .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[1]