Расчет анкера на вырыв: Расчет вырыва анкеров

Расчет вырыва анкеров

раздел статьи

оглавление

контакты

Обучение и техническая поддержка для проектировщика на Prof-il.ru

Рис 1 – установка клеевого анкера (химия)

 

Ссылка – стоимость анкерной техники (сравнение)

 

Ссылка –  защита строительных конструкций от коррозии

 

Подбирая тип и размер анкера, необходимо учитывать несущую поверхность основания (бетон например) и ожидаемые нагрузки.

 

Область применения анкерной техники: установка колонн, балки, светопрозрачных конструкций, шумо- и ветрозащитные экраны, барьерные ограждения, динамические нагрузки, бетон с трещинами (растянутая зона), ферм.

 

Базовый материал: газобетонные блоки. пустотелый кирпич, пенобетонный блоки, ячеистый бетон, кирпич полнотелый, бетон, натуральный камень, бетон с трещинами (растянутая зона), влажный бетон.

Рис 2 – испытания клеевого анкера (химия)

 

1)  Гальваническое покрытие – нанесение слоя цинка 5-10 мкм электрохимическим способом. Срок службы 50 лет в неагрессивной среде, сухом влажностном режиме внутри помещения.

 

2)  Горячее цинкование – термомеханическое покрытие цинком 40-60 мкм. Срок службы 50 лет в слабоагрессивной среде, нормальном влажностном режиме.

 

Закупку стали  С235, С245 производить именно по ГОСТ 27772-88 “Прокат для строительных  стальных  конструкций”. От содержания кремния и фосфора зависит толщина покрытия.  Для получения покрытия 100-200 мкм необходима сталь С245 по

ГОСТ  27772-88  +  предварительная  обработка  (зачистка сварных швов,

заусенцов и тп). Сталь С235 дает покрытие до 100 мкм.

 

 

3)  Нержавеющая сталь А2 – срок службы 50 лет слабоагрессивной среде, в нормальном влажностном режиме.

 

4) Нержавеющая сталь А4 – срок службы 50 лет среднеагрессивной среде, во влажном режиме.

 

5) Термодиффузионное цинкование (покрытие HARP например) – специальное цинковое покрытие > 12 мкм. Срок службы 50 лет в среднеагрессивной среде, во влажном режиме.

 

От представителя завода:

– 16-20 мкм для резьбовых соединений

– выше 20 – до 40 мкм – для деталей без резьбы

 

Для крепления строительных материалов к наружным конструкциям зданий и сооружений, в том числе в навесных фасадных системах, могут применяться стальные анкеры и анкерные дюбели с распорным элементом из:

 

– углеродистой стали с защитным горячеоцинкованным покрытием, толщиной не менее 45мкм или коррозионной стали А2 – в слабоагрессивной среде и сухой или нормальной зонах влажности.

 

– коррозионностойкой стали А4 – в среднеагрессивной среде и влажной зоне влажности.

 

–  коррозионностойкой стали А5 (повышенной коррозионной стойкости) – в сильноагрессивной среде и влажной зоне влажности.

 

В среднеагрессивной среде и влажной зоне, допускается применять анкерные дюбели с распорным элементом из углеродистой стали с защитным горячеоцинкованным покрытием, толщиной не менее 45 мкм, если после монтажа узла крепления, головка распорного элемента будет защищена от влаги покрытием лакокрасочными материалами II и III групп, согласно СНиП 3. 04.03-85, СНиП 2.03.11-85, ГОСТ 9.402-2204.

 

Применение в наружных конструкциях анкерных дюбелей с распорным элементом из углеродистой стали с защитным электроцинковым покрытием, не допускается.

 

Зона влажности и степень агрессивности воздействия окружающей среды определяются заказчиком по конкретному объекту строительства с учетом СНиП 23-02-2003 (СП 106.13330.2012 “Тепловая защита зданий”) и СНиП 2.03.11-85.

Рис 3 – кронштейн с маркировкой размеров, нагрузки, вырыва анкера

 

P = 4500 Ньютон – весовая нагрузка

 

K = 0,080 метров – расстояние от отверстия до низа кронштейна (до точки кручения)

 

L = 0,165 метров – расстояние от основания кронштейна до оси болтового соединения

 

V = 2500 Ньютон – ветровая нагрузка

 

 

М =  L * (P/2) = 0,165 * (4500/2) = 372 Н*м

 

Почему 4500/2, потому что два анкера. Нам необходимо найти вырывающую нагрузку на один анкер.

 

V = 2500/2 = 1250 Н – ветровая нагрузка на один анкер

 

Rр = M/K = 372/0,080 = 4650 Н – вырыв анкера от весовой нагрузки

 

R = Rp + V = 4650 + 1250 = 5900 Н = 5,9кН = 0,590 тс- нагрузка на вырыв на один анкер

 

Статья дана для сведения.

 

Механические испытания резьбовой шпильки

 

Механические испытания резьбовой шпильки M12:

 

1) класс прочности 8.8 (800МПа предел прочности, 640МПа предел текучести), оцинкованная –  max 80кН = 8тс  (прикладываемая (нормативная) нагрузка).

 

R = 80 / m = 80 / 3 = 26,7 кН- max расчетная нагрузка

 

2) А2-70 (А4-70), нерж., глубина анкеровки 110мм. –  max 60кН = 6тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).

 

R = 60 / m = 60 / 3 = 20 кН- max расчетная нагрузка

 

Коэффициент надежности по материалу m=3 – для стальных и химических анкеров.

 

Коэффициент надежности по материалу m=5 – для фасадных анкеров.

 

Согласно ГОСТ Р ИСО 3506-1 2009 “Механические свойства крепежных изделий из коррозионно-стойкой нержавеющей стали”

 

А2-70 – класс стали Аустенитная, марка стали А2, класс прочности 70 (холоднодеформированная с пределом прочности 700МПа = 700Н/мм2)

 

А2-80 – класс стали Аустенитная, марка стали А2, класс прочности 80 (высокопрочная с пределом прочности 800МПа = 800Н/мм2)

Шпилька М12 А2-70 (А4-70) после приложенной нагрузки более 60кН.

Установка анкера в бетон

Натурные испытания шпильки М14 А2-70

 

Механические испытания резьбовой шпильки M14:

 

1) А2-70 (А4-70), нерж., глубина анкеровки 120мм. –  max 75,9кН = 7,57тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).

 

R =  24,9 кН- max расчетная нагрузка, разрушение по бетону, выход по конусу

 

Коэффициент надежности по материалу m=3 – для стальных и химических анкеров.

 

Коэффициент надежности по материалу m=5 – для фасадных анкеров.

 

Методика расчета сопротивления анкерного крепления R, кН, по результатам натурных испытания анкерных креплений определяется по формуле

 

R= (N*(1-tv)) / m

 

N – среднее значение нагрузки

 

t – коэффициент, соответствующий нижней границе несущей способности анкера с обеспеченностью 0,95 при достоверности 90%

 

N*(1-tv) – нормативное сопротивление анкерного крепления

 

m – коэффициент надежности по материалу,

характеризующий, в том числе, среднее

соотношение между разрушающей нагрузкой и

нагрузкой, соответствующей окончанию зоны

упругих деформаций;

 

m = 3 для стальных и химических анкеров; m = 5 для фасадных анкеров

Инструмент в работе

Установка анкера при помощи насадки

Как рассчитать допустимую нагрузку на анкерный болт (анкер)?

Как рассчитать допустимую нагрузку на анкерный болт Компания «Тандем»

Анкерные крепления очень надежные, поэтому их часто применяют в строительстве и ремонте. С их помощью удается надежно фиксировать и удерживать различные конструкционные элементы.

Использование анкеров и возможные разрушения

Примеры использования такого крепления:

• фиксация арматурной решетки и других конструкций на бетонных основаниях.
• крепление различных деталей к стене, представляющей из себя сэндвич из нескольких по структуре и плотности слоев.
• монтаж конструкций, на которые будут воздействовать нагрузки на скручивание и вырывание.

Выбирая тип и размер анкера, требуется учитывать свойства основания и предполагаемые на нагрузки на крепеж.

Первый тип разрушения –

выдергивание крепежа с частью стены из-за её слабой структуры. Поэтому требуется устанавливать длинные анкера, чтобы они глубоко входили в основание и лучше в нем фиксировались.

Например, часто при забивании клинового анкера на 1/3 длины в твердую стену, остальные его 2/3 способны выдерживать нагрузку от устанавливаемой газобетонной и деревянной конструкции. Анкерные болты без свободной длины используют для фиксации листового металла толщиной до 5 мм, который оказывает значительную нагрузку на крепеж из-за большой массы.

Таблица для расчета клинового анкера, учитывающая толщину монтируемого элемента и требуемую глубину установки крепежа, при которой он будет способен выдерживать определенную вырывающую силу указана в этой статье.

Второй тип разрушения возникает при неточном подборе типа и размера анкера – деформация крепежа, который остается на месте

. То есть гнется расположенная снаружи часть анкера.  

Многое зависит от прочности материала, из которого сделан крепёж. Если на него будут воздействовать существенные нагрузки и дело касается ответственной конструкции, то нужно устанавливать анкера из высокопрочной стали.

Сегодня на рынке стройматериалов продают анкера китайского и европейского производства, причем разница у них значительная! Конечно, в некоторых конструкциях можно использовать более доступные по цене крепежи. Если же вы возводите что-то «для себя» или в подписанном подрядном договоре указаны строгие требования, то нужно обязательно использовать высококачественные анкера. Это обезопасит вас, от неприятных последствий и позволит добиться требуемого результата.

Расчет параметров анкера

Как говорилось выше, необходимо принимать во внимание все предполагаемые нагрузки. Они бывают статические и динамические. К первым относят массу монтируемой на анкеры конструкции, а ко вторым импульсивные и ударные нагрузки, которые будут воздействовать на крепеж в ходе эксплуатации.

Чтобы конструкция была надежной и долговечной, нагрузка на крепление не должна составлять больше 25% от расчётной.

Разберем расчет на простом примере

Требуется навесить на стену шкаф. Его вес с кухонными принадлежностями составляет 100 кг. В соответствие с этой массой анкер должен без проблем выдержать 4 массы данного шкафа:

Р = m (вес навешиваемого элемента, кг) × 4 (норма описанного правила) × g (ускорение свободного падения = 9,81 м/с²)

P = 100 кг × 4 × 9,81 м/с² = 3 924 кг х м/с²,

а кг × м/с² = Н (Ньютон), что в результате равняется 3,924 кН

При наличии на стене допустимых дефектов (трещин и т. д.) рассчитанную нагрузку требуется помножить на 0,6. Таким образом анкер в нормальной стене выдержит 3,924 kН, а в поврежденной 2,35 kН.

Для определения нагрузки на узел нужно использовать эту формулу:

M = m x g x l

Параметры анкеров

Ниже можно ознакомится с таблицами для анкерного болта и клинового анкера, из которых можно взять расчетные усилия на вырыв и срез с учетом материала изготовления основания и диаметра крепления.

Технические характеристики клинового анкера

Диаметр анкера, мм		М6	М8	М10	М12	М16	М20
Бетон В20 без трещин	Расчётное усилие на вырыв, kН	4,20	6,00	10,70	13,30	23,30	33,30
	Расчётное усилие на срез, kН	4,00	7,30	11,60	16,80	31,40	49,00
Бетон В20 растянутая зона, с раскрывающимися трещинами	Расчётное усилие на вырыв, kН	2,20	3,30	6,00	8,00	16,70	20,00
	Расчётное усилие на срез, kН	4,00	7,30	11,60	16,80	31,40	49,00

 

Технические характеристики анкерного болта

Размер анкера, мм		М6,5	М8	М10	М12	М14	М16	М20
Бетон В20	Расчётное усилие на вырыв, kН	0,7	1,4	2,1	2,8	3,1	4,2	5,6
	Расчётное усилие на срез, kН	1,1	2,5	4,5	7,3	8	8,8	10,5
Кирпич М150	Расчётное усилие на вырыв, kН	0,4	0,5	0,6	0,8	0,85	0,9	–
	Расчётное усилие на срез, kH	0,65	1	1,2	1,6	1,7	1,8	–

 

Технические параметры рамного анкера

Размер рамного анкера		MF 8	MF 10
Диаметр бура, мм		8	10
min глубина установки, мм		45	50
min глубина отверстия, мм		глубина установка + 5 см
Момент затяжки, Нм		4	8
Шлиц		Pz 2	Pz 3
Расчётная нагрузка в бетоне В20	на вырыв, kH	1,4	1,7
	на срез, kH	0,4	0,5
Расчётная нагрузка в полнотелом кирпиче М150	на вырыв, kH	0,6	0,8
	на срез, kH	0,4	0,5
Расчётная нагрузка в пустотелои кирпиче М150	на вырыв, kH	0,4	0,5
	на срез, kH	0,2	0,3
Расчётная нагрузка в ячеистом бетоне В3,5	на вырыв, kH	–	0,1
	на срез, kH	–	0,1

 

Третье разрушение возникает при неточном выборе рамного анкера – деформация по границе его сцепления с основанием.

Он выдергивается из отверстия из-за значительных динамических нагрузок. Ему недостаточно длины для удержания, прикрепленного элемента, даже при его небольшом весе.

С помощью нижней таблицы можно определить подходящий размер рамного анкера, зная характеристики монтируемой конструкции и величину нагрузок, которые она будет оказывать на крепление в процессе эксплуатации.

В общем, для подбора анкера, требуется учесть материал, из которого сделано основание, а также тип и величину предполагаемых нагрузок на него. При помощи размещенных выше формул и таблиц любой человек может самостоятельно подобрать крепеж для любого конкретного случая.

Дата публикации: 11.07.2022

Прочность на выдергивание анкерных болтов — электронные таблицы CivilWeb

Прочность на выдергивание анкерных болтов описывает сопротивление анкеров выдергиванию болтов. В электронной таблице расчета анкерных болтов для бетона CivilWeb рассчитывается прочность анкерных болтов на выдергивание в соответствии со стандартом BS EN 1992-4 в рамках полной процедуры проектирования анкерных болтов в бетоне.

Отказ от выдергивания болта может произойти как в залитых анкерах, так и в механических анкерах. Для литых креплений это происходит, когда связь между бетоном и анкерным болтом разрушается, и болт вырывается из бетона. Обратите внимание, что это не разрушение бетонного конуса бетона, а нарушение связи. Для механических креплений это происходит, когда механическое устройство выходит из строя и позволяет вытащить болт из бетона.

Прочность на выдергивание анкерных болтов —

Закладные болты

Для закладных анкеров расчетное сопротивление вытягиванию (N _Rd,p ) должно быть больше, чем сила растяжения (N _Ed ), как показано ниже.

Характеристика Сопротивление выдергиванию (N _Rk,p )

Ограничено давлением бетона под головкой болта. Это можно рассчитать, используя приведенное ниже уравнение;

Несущая зона головки (A

_h )

Это можно рассчитать по размерам головки и болта.

Диаметр головки анкера (d

_h ), диаметр болта (d)

Данные можно взять из информации производителя.

Характеристика кубической прочности бетона (

f _{ck, куб} )

Это значение может быть взято из испытаний, проведенных во время заливки бетона, или из проектной информации.

Ψ

_ucr,N

Это зависит от того, растрескался бетон или нет. Для бетона без трещин Ψ _ucr,N = 1,4, для бетона с трещинами Ψ _ucr,N = 1,0. Здесь дается объяснение определения бетона с трещинами и бетона без трещин.

Частичный коэффициент запаса прочности для разрушения болта при выдергивании (

γ _Mp )

Это частный коэффициент, используемый для всех разрушений бетона. Подробно это описано здесь.

Расчеты для проверки конструкции — механические анкеры

Для механических анкеров Сопротивление вытягиванию (N _Rd,p ) должно быть больше силы растяжения (N _Ed ), как показано ниже.

Характеристическое сопротивление выдергиванию (N _Rk,p )

Значение характеристического сопротивления выдергиванию для крепежа предоставляется производителем.

Частичный коэффициент запаса прочности при отказе болта при вытягивании (

γ _Mp )

Этот частичный коэффициент запаса прочности рассчитывается по приведенной ниже формуле, которая зависит от качества установки.

Частичный запас прочности для бетона (

γ _c )

Подробно здесь. Обычно рекомендуется значение 1,5.

Электронная таблица проектирования бетонных анкеров CivilWeb завершает приведенные выше подробные расчеты и представляет результаты вместе с серией расчетных графиков, показывающих проектировщику чувствительность ключевых параметров конструкции, а также приемлемость предлагаемого анкерного крепления в соответствии со стандартом BS EN 1992- 4.

Получите копию таблицы проектирования бетонных креплений CivilWeb всего за 20 фунтов стерлингов.

Загрузить бесплатную пробную версию

Чтобы опробовать полнофункциональную бесплатную пробную версию этого программного обеспечения, нажмите здесь или введите свой адрес электронной почты ниже, чтобы подписаться на нашу рассылку.

Технические характеристики вставных анкеров

Приобрести вставные анкеры

Существуют многочисленные технические характеристики, которые необходимо учитывать при использовании вставных анкеров для бетона. Учитываются диаметр и тип материала, длина внутренней резьбы, минимальное расстояние до края и требуемый размер отверстия. Вставной анкер для бетона — отличный вариант крепежа при работе с заподлицо. Размер вставного анкера соответствует диаметру стандартного резьбового стержня или болта UNC, который будет использоваться с этим крепежным элементом. Как только все эти факторы будут определены, вы можете найти ожидаемые значения удержания в технической информации ниже.

Длина:
При установке анкера заподлицо с основным материалом: Чтобы определить минимальную требуемую длину болта, добавьте длину внутренней резьбы анкера, толщину закрепляемого материала, а также толщину любой шайбы. быть использованным.

При более глубокой установке анкера в бетон:
Определите минимальную длину болта выше и добавьте дополнительную глубину к минимальной длине анкера.

Интервал:
Силы на забивном анкере передаются на материал, в котором он установлен. Если анкеры установлены слишком близко друг к другу, это может привести к взаимодействию сил, что снизит их удерживающую способность. Минимальное расстояние между анкерами и минимальные краевые расстояния для вставных анкеров следующие:

1/4″	3-1/2″	1-3/4″
3/8″	5-11/16″	2-13/16″
1/2″	7 дюймов	3-1/2″
5/8″	8-5/16″	4-1/8″
3/4″	10-1/2″	5-1/4″

Если вибрация или внезапный удар являются частью условий нагрузки, расстояние следует увеличить.

Техническая информация: Значения предельной нагрузки для бетона 2000 фунтов/кв. Минимальное крепление Макс. Момент затяжки Сверло Выдвижной элемент (фунты) 1/4” 1” 5 футов/фунтов. 3/8” 939 3/8” 1-9/16” 10 футов/фунтов. 1/2” 1560 1/2” 2 дюйма 20 футов/фунтов. 5/8” 3105 5/8” 2-1/2” 30 футов/фунтов. 7/8” 3323 3/4” 3-3/16” 40 футов/фунтов. 1” 6678

Указанные значения являются средними предельными значениями и предлагаются только в качестве ориентира и не гарантируются.