Описание способов испытания анкера на вырыв в блоке и бетоне ?
Качеству и надежности крепежных систем строительных конструкций уделяется особое внимание. Во многих случаях от качества соединительного элемента зависит прочность, устойчивость, а также продолжительность безаварийной эксплуатации отдельной строительной системы или целого объекта. Одно из самых надежных и долговечных соединений – анкерное, где для крепежа применяется анкерный болт.
Описание анкерного болта
Анкерный болт – это прочный стержень из легированной стали длинной 30-200 мм, применяемый для установки в деревянные, каменные, бетонные и земляные основания.
На стержне из высоколегированной стали расположена втулка с прорезями, под которой находится гайка конической формы. Посредство закручивания гайка проходит по резьбе стержня через втулку, расширяя ее прорези.
В результате стержень надежно удерживается за счет силы трения. На конце болта находится головка для закручивания под ключ или крестовую отвертку.
Способ крепления и вид крепежного элемента подбирается посредством расчёта анкерных болтов на вырыв. При расчете учитывается сила трения, сопротивление анкера вырыву в упоре, сила адгезии при использовании для крепления специальной пасты, а также прочность соединения под действием высоких температур.
Есть несколько видов анкерных крепежей. Классический вариант фиксация болта в отверстие за счет силы трения, которая не даёт его врывать.
Для сквозного крепления тонких оснований применяется болт, у которого стержень фиксируется за счет внешнего упора с одной стороны и головки с другой. В самых сложных и ответственных случаях используется химический анкер. Резьбовая шпилька вкручивается в пасту, которой заполняется просверленной отверстие и надежно там фиксируется.
Виды анкеров
Они подразделяются по материалу соединяемых конструкций и виду крепежного элемента:
По материалу:
- для тонких оснований из гипсокартона, ДСП, ДВП;
- для плотных оснований из кирпича, бетона;
- для пористых оснований из пенобетона, пеноблоков, шлакоблоков;
- для ветхих и разрушенных оснований используются анкера для крепления в пористые структуры.
По виду крепежного элемента:
- закладной. Под него не надо сверлить отверстие. Он монтируется перед заливкой бетона или кирпичной кладки. Закладное анкерное крепление применяется для фиксации ответственных, тяжелых конструкций, таких как колонны, фундаменты;
- распорный. Фиксируется в плотном основании из бетона или кирпича за счет силы трения. Наконечник анкера расширяется в крепежном отверстии и надежно фиксирует стержень;
- забивной. Фиксируется по принципу распорного. Стержень не закручивается, а забивается в крепежную гильзу;
- клиновый. Устанавливается в заранее просверленное отверстие путем забивания. Болт забивается в отверстие, а затем муфта расклинивается;
- рамный. Применяется для фиксации оконных рам и дверных косяков. Головка анкера полностью утапливается в тело конструкции, установка анкера «за подлицо»;
- химический анкер. Кроме силы трений стержень удерживается в отверстие за счет адгезии цементирующей пасты и материала основания. В результате получается монолитное соединение с высокими показателями по прочности.
Расчет анкерного болта
Число анкерных крепежей на единицу строительной конструкции в нашей стране растет с каждым годом. К качеству анкерных ботов нет особых претензий.
Ведущие мировые производители крепежных систем НИИ, Fischer, Sormat и MKT зарекомендовали себя на российском рынке с положительной стороны. Они выпускают качественные элементы крепления, со всеми необходимыми сертификатами соответствия.
Проблема заключается в невозможности усредненной оценке основания. На каждой строительной площадке свои индивидуальные условия. Качество и свойства строительных и отделочных материалов сильно разнятся. Поэтому расчет анкерных болтов на выдергивание – это индивидуальная процедура для каждого конкретного случая.
Есть несколько проблем, с которыми сталкиваются российские и зарубежные проектировщики. Без их решения оценить прочность узла за весь период предполагаемой эксплуатации не представляется возможным:
- для расчета анкера на срез или вырыв требуется сертифицированная методика. Проблема заключается в выборе. С методом статического испытания все не так плохо, есть нормативная база. С динамической системой испытаний не все так просто. Нет официальной методики динамического испытания анкерного соединения;
- проблемы возникают с анализом полученных в результате испытаний данных. Не всегда возможно поучить показатели расчетных нагрузок на выдёргивание;
- есть проблемы в методике подбора анкерного соединения исходя из материала крепежного основания.
Есть ряд свойств крепежей, которые зависят от качества материалов. Разработка методик испытания не требуется. Например, коррозионная стойкость анкерного болта, а также предел огнестойкости.
В работе по совершенствованию испытания анкерных соединений принимают участие фирмы-производители. Они постоянно совершенствовуют конструкцию и материал анкерных болтов, попутно создавая новые технологии монтажа, методики проведения статических и динамических испытаний, а также нормативную документацию к каждому виду анкерных болтов.
Суть любой методики заключается в определение расчетной нагрузки, которая должная быть больше фактической. Например, на анкерные болты надо подвесить фасад массой 40 кг на квадратный метр.
В результате расчеты мы получаем значение для каждого анкера 200 кг на квадратный метр. Следовательно, фасад крепить можно, анкерные боты не вырвет.
В основном для получений рекомендуемых нагрузок на анкерный бот используется европейская система статического испытания ETAG 001. Она состоит из двух этапов:
- практическая часть. Испытание анкера на вырыв (из бетона, из кирпича, из пенобетонов, из монолита) начинается с установки нескольких образцов в основание. Затем в течение 1-3 минут анкер плавно нагружается до момента его вырыва или разрушения узла;
- расчетная часть. Получить расчетные значения вырывающих усилий не так просто. Они зависят от совокупного действия нескольких факторов, которые не зависят друг от друга. Например, плотности установки крепежей, неоднородности основания, физических и химических характеристик основания. Поэтому для расчета применяется математический закон распределения случайных величин, который позволяет уйти от неоднородности, получив усредненное значение.
Все результаты тестового испытания на вдергивание обрабатываются и заносятся в таблицу. Задача состоит в определение максимальной расчетной нагрузки.
Подбирается такая нагрузка, под действие которой разрушилось только 5% узлов анкерного соединения. Остальные 95% выдержали, их разрушение произошло при более сильной нагрузке.
В России методика испытаний и расчета отличается от европейской. У нас материал и цельная строительная конструкция испытываются по разному.
При испытании материала нагрузка увеличивается плавно, но без промежутков. Нет выдержки по времени на каждом этапе увеличения нагрузки.
Анкерный болт принято считать частью строительной конструкции. Поэтому его расчет на вырыв регламентируется ГОСТ 8829- 94 «Изделия строительные и железобетонные заводского изготовления.
Методы испытаний посредством нагружения. Правила оценки прочности и трещиностойкости». Согласно регламенту нагружение надо выполнять пошагово, с задержкой по времени на каждой ступени.
- болт нагружается пошагово. Каждый шаг – 10% от предельного значения;
- после каждого этапа пауза 5-10 минут;
- в начальной и конечной стадии каждого этапа испытания измеряются деформации анкерного болта и материала вокруг него.
Полученные результаты сводятся в таблицу. Затем рассчитываются предельные рекомендуемые нагрузки для каждого вида анкера под конкретный строительный материал.
Метод динамического испытания анкеров на вырыв
Динамическое испытание анкерного соединения на вырыв характеризуется максимальными ударными (как разновидность сейсмических) нагрузками. Порядок испытания анкера на динамические нагрузки состоит из нескольких этапов:
- Первый этап заключается в определении предельного значения вырывающего усилия во время статического нагружения. Для этого берётся 5-10 образцов, затем они нагружается до полного вырова анкера или разрушения материала вокруг основания.
- Второй этап заключается в многократном динамическом нагружение образцов. Каждую минуту совершается 200-300 циклов нагрузка-разгрузка.
- Третий этап состоит из статического испытания на вырывание предыдущих образцов. Каждый из них ступенчато нагружается до вырова анкера или разрушения материла вокруг него. Затем эти результаты сравниваются с полученными на первом этапе динамического испытания анкерных болтов и узлов.
Динамическое испытание не обязательно проводить в районах с малой вероятностью землятресений. Это лишние затраты. Например, для монтажа подвесного фасада достаточно провести простые статические испытания прямо на строительной площадке.
Полученный результаты надо занести в акт испытания вентфасада. Затем сравнить максимальное значение вырывающих нагрузок анкера с показателями, указанными в технической документации к вентилируемому фасаду.
Если есть запас по прочности, то можно начинать монтаж. В противном случае надо выбрать другой облицовочный материал или тип анкерного болта.
Похожие статьи
Как правильно сделать расчет анкерного болта. WikiСтатья.
Анкерный болт, клиновой анкер, рамный анкер – это эффективные крепёжные изделия, которые должны прочно закрепляться в несущем основании и удерживать прикрепляемую конструкцию.
Для быстрого перехода на крепеж анкерной техники указываем доп.ссылки здесь:
клиновой анкер, анкерный болт, с гайкой и крюком, рамный анкер
Применение анкерного болта и возможные разрушения при эксплуатации
Вот только несколько примеров применения анкеров:
- установка металлической обрешётки или других конструкций к бетонной кирпичной поверхности
- монтаж различных элементов к стене, которая представляет из себя сэндвич из нескольких по своей структуре и плотности оснований
- надежное крепление конструкций, на которые подразумевается воздействие как на скручивание, так и на вырывание
Подбирая тип и размер анкера, надо учитывать следующие факторы: характеристики несущей поверхности и ожидаемые нагрузки
В первом случае возможны такие разрушения, когда анкер выдергивается вместе с куском стены из-за её хрупкости
Например, нередко, вбив клиновой анкер на треть его длины в твердую рабочую поверхность, две третьи способны держать нагрузку от прикрепляемой конструкции (из газобетона, древесины). В то же время анкерный болт не имеет свободной длины и применяется для фиксирования, например, металлических листов до 5 мм, которые уже сами по себе создают большую нагрузку из-за удельного веса материала.
Таблица для расчета клинового анкера, где учитывается толщина прикрепляемого элемента и необходимая глубина анкеровки, при которой крепёж будет выдерживать соответствующую вырывающую силу приведена ниже статьи.
Второй вид разрушения, который может встречаться при неправильном подборе типа и размера анкера, – это разрушение по телу крепежа. То есть происходит деформация самого анкера, когда его часть остается в стене, а другая — снаружи.
Немаловажно здесь и качество материала, из которого изготовлен крепёж.
Если нагрузки заведомо высокие или речь идёт об ответственном строительстве, лучше сразу рассматривать высокопрочные анкеры
Много лет на рынке крепеж представлен в китайском и европейском исполнении. Разница колоссальная! Безусловно, есть множество конструкций, где применение наиболее доступных анкеров будет вполне достаточно. Если же Вы строите “для себя” или прописаны строгие требования по эксплуатации в заключенном Вами договоре на выполнение работ, то качественный крепеж будет надежен и гарантирует результат.
На сайте ГОСКРЕП они представлены в разделе «Профессиональный крепёж / Анкеры».
Расчеты при определении размера анкерного болта
Итак, важно учитывать все нагрузки. Их разделяют на два типа: статические и динамические. К первым относим вес самой конструкции; вторым характерны импульсивные, ударные нагрузки, применимые в зависимости от протяженности по времени, точки приложения, направления.
Для обеспечения надежности конструкции рабочая нагрузка на крепёж не должна превышать 25% от расчётной нагрузки на анкер (вырывание/срез).
Рассмотрим самый простой пример.
Необходимо повесить кухонный шкаф. Его масса вместе с духовкой, коробкой и всякой утварью составит 100 кг. Анкерный болт при этом необходим такой, чтобы выдержать нагрузку равной четырём массам этого шкафа:Р = m (масса, кг) × 4 (чтобы соблюсти правило выше) × 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 итоге и составляет 3,924 кН
Если несущая поверхность имеет трещины или иные допустимые повреждения, то вычисленную нагрузку надо умножить на 0,6. То есть один и тот же анкерный болт в плотной поверхности выдержит 3,924 kН, а с дефектами — только 2,35 kН.
Чтобы вычислить нагрузку на узел, которую создает, например, подвешенный элемент массой m (кг) на расстоянии l (плечо силы, м), воспользуйтесь формулой
M = m x g x l
Технические характеристики крепежа из анкерной техники
Ниже приведены таблицы для анкерного болта и клинового анкера, где указаны расчетные усилия на вырыв и срез в зависимости от материала несущей поверхности и диаметра крепежа.
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 |
Параметры монтажа клинового анкера
Диаметр бура, мм | М6 | М8 | М10 | М12 | М16 | М20 |
Глубина бурения, мм | 55 | 65 | 70 | 90 | 110 | 130 |
Глубина установки, мм | 49 | 58 | 62 | 82 | 102 | 121 |
Диаметр отверстия в прикрепляемой детали, мм |
7 | 9 | 12 | 14 | 18 | 22 |
Момент затяжки, Нм | 8 | 15 | 30 | 50 | 100 | 200 |
Стандартное расстояние между анкерами, мм |
120 | 141 | 180 | 210 | 246 | 303 |
min расстояние между анкерами, мм |
50 | 55 | 60 | 70 | 90 | 110 |
стандартное расстояние до края, мм |
60 | 71 | 90 | 105 | 123 | 152 |
min расстояние до края, мм | 45 | 50 | 55 | 60 | 70 | 130 |
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 | - |
Третье разрушение характерно при неправильном выборе рамного анкера и других узлов, где возможна деформация по границе сцепления крепежа с базовым материалом, то есть анкер фактически выдергивается из отверстия под воздействием постоянных динамических нагрузок. В этом случае крепежу не хватает длины, чтобы прочно удерживать прикрепленную конструкцию, даже если её вес невелик.
Из таблиц ниже Вы можете подобрать размер рамного анкера, зная толщину прикрепляемой конструкции, а также при наличии данных о нагрузках на вырыв или срез.
Параметры монтажа анкерного болта
Размер анкера, мм | М6,5 | М8 | М10 | М12 | М14 | М16 | М20 |
Диаметр резьбы, мм |
М5 | М6 | М8 | М10 | М10 | М12 | М16 |
Диаметр бура, мм | 6,5 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 20 |
min глубина отверстия, мм |
40 | 50 | 60 | 70 | 75 | 80 | 90 |
Отверстие в прикрепляемой детали, мм | 7 | 9 | 11 | 13 | 15 | 17 | 21 |
min толщина материала основания, мм | 60 | 70 | 80 | 90 | 95 | 100 | 120 |
Размер гайки под ключ, мм | 8 | 10 | 13 | 15 | 15 | 19 | 24 |
Критическое расстояние до края, мм | 40 | 55 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
Критическое осевое расстояние, мм | 45 | 60 | 70 | 75 | 80 | 90 | 95 |
Момент затяжки в бетоне, Нм | 5 | 8 | 25 | 40 | 45 | 50 | 80 |
Момент затяжки в кирпиче, Нм | 2,5 | 4 | 12,5 | 20 | 22,5 | 25 | - |
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 |
Итак, чтобы ответить на вопрос «как правильно подобрать анкерный болт», надо учесть материал и особенности поверхности, к которой прикрепляется метиз, и нагрузки, их характер воздействия на узел. А данные таблиц и формулы в данной статье помогут сделать элементарные расчеты.
Таблица для расчета клинового анкера
Размер клинового анкера |
Резьба |
Длина анкера, мм |
max толщина прикрепл. материала, мм |
Диаметр сверла |
Глубина анкеровки, мм |
min вырывающая сила, kН (бетон В25) |
Вес 1000 шт, кг |
6х40 | М6 | 40 | 5 | 6 | 35 | 1,4 | 9,98 |
6х60 | М6 | 60 | 30 | 6 | 35 | 1,4 | 14,00 |
6х80 | М6 | 80 | 50 | 6 | 35 | 1,4 | 18,00 |
8х50 | М8 | 50 | 10 | 8 | 40 | 1,6 | 22,00 |
8х80 | М8 | 80 | 40 | 8 |
40 |
3,3 |
34,00 |
8х90 | М8 | 90 | 55 | 8 | 40 | 3,3 | 34,60 |
8х105 | М8 | 105 | 65 | 8 | 40 | 3,3 | 44,00 |
8х120 | М8 | 120 | 80 | 8 | 40 | 3,3 | 49,30 |
10х65 | М10 | 65 | 15 | 10 | 45 | 5,0 | 43,00 |
10х80 | М10 | 80 | 35 | 10 | 45 | 5,0 | 53,00 |
10х95 | М10 | 95 | 50 | 10 | 45 | 5,0 | 62,00 |
10х120 | М10 | 120 | 75 | 10 | 45 | 5,0 | 77,00 |
10х130 | М12 | 130 | 70 | 10 | 45 | 5,0 | 84,00 |
12х100 | М12 | 100 | 45 | 12 | 55 | 5,0 | 93,00 |
12х120 | М12 | 120 | 65 | 12 | 55 | 6,0 | 111,00 |
12х135 | М12 | 135 | 75 | 12 | 55 | 6,0 | 125,00 |
12х150 | М16 | 150 | 95 | 12 | 55 | 6,0 | 138,00 |
16х105 | М16 | 105 | 45 | 16 | 60 | 7,5 | 174,00 |
16х140 | М16 | 140 | 80 | 16 | 60 | 9,4 | 229,00 |
16х180 | М16 | 180 | 120 | 16 | 60 | 9,4 | 292,00 |
16х220 | М16 | 220 | 160 | 16 | 60 | 9,4 | 355,00 |
20х160 | М20 | 160 | 40 | 20 | 100 | 12,3 | 406,00 |
20х200 | М20 | 200 | 130 | 20 | 75 | 12,3 | 505,00 |
20х300 | М20 | 300 | 225 | 20 | 75 | 12,3 | 751,00 |
что это такое? Установка жидких анкеров, их состав. Как пользоваться анкерами для арматуры в бетоне
Технология монтажа
Преимуществом химических анкеров считается их высокая прочность и способность создать качественную адгезию поверхностей. Они могут использоваться для плотных и пористых блоков. При установке этого анкера используют специальные инъекции, представляющие собой полиэфирную смолу и отвердитель.
При работе с картриджами используют специальный пистолет. Смола и отвердитель в картридже разделены, они находятся в разных упаковках и соединяются в момент выдавливания. В случае когда строительные работы проводят по проектной документации, перед началом монтажных работ специалисты должны проверить соответствия маркировок в документации и на самих анкерах. Проверяют также срок годности химического раствора перед его использованием.
Сверловка отверстий
При установке механических анкеров строители отдают предпочтение алмазной машине. Если сверловка делается под химический анкер, для работ подойдет перфоратор. В процессе сверловки учитывают месторасположение арматуры, и если сверло попало на неё, отверстие сверлят в другом месте.
Диаметр отверстия необходимо просверлить на 2-3 мм больше диаметра шпильки. Просверлив отверстие необходимого диаметра и длины, его нужно очистить от образовавшейся пыли. Неочищенная крошка снизит прочность соединения.
Размер необходимого шурупа подбирается в зависимости от типа роботы
На этом этапе работы нужны:
- щетка нужного диаметра;
- строительный пылесос;
- компрессор.
Установка гильзы
Если работы проводятся на пустотелых и пористых материалах (газобетон, пенобетон, щелевой кирпич), перед заливкой соединительного раствора нужно установить сетчатую гильзу. Она выполняет функцию удержания химического вещества в отверстии до его застывания. Эти гильзы продаются в виде готовых элементов или чулков и к ним предлагают специальные заглушки.
Заливка химвещества
Перед заливанием химвещества необходимо ознакомиться с его инструкцией. С целью правильного застывания материала необходимо создать специальную температуру, сам прогрев можно совершить строительным феном. Процесс заливки происходит с помощью специального пистолета-дозатора. Заливка вещества пистолетом в отверстие должна выдавливаться на 2/3 сквозь гильзу.
Установка шпильки
После заливания массы сразу устанавливаем резьбовую шпильку. Её доводим до упора, после чего несколько раз перекручиваем, чтобы равномерно распределить химвещество вокруг шпильки. До застывания удалите лишнее химвещество. В процессе затвердевания шпильку не подвергают каким-либо нагрузкам.
Застывание
Необходимо выждать полный процесс застывания вещества для долгосрочной эксплуатации анкера. Время застывания зависит от температуры материала основания и в среднем составляет 45 минут. Чем ниже температура, тем дольше будет застывать химический раствор (в зимнее время может потребоваться до 6 часов). После затвердевания приступают к закручиванию гайки.
Как установить анкерный болт в бетон
Весь процесс достаточно простой, главное – верно выполнить замеры и максимально точно все реализовать. Но есть несколько нюансов, которые необходимо учитывать.
Практические советы по установке анкеров в бетон:
- На показатель прочности крепежа влияет не только анкер, но и качества материала основания (бетона в данном случае), правильная подготовка к монтажу, учет материала прикрепляемой конструкции и конструкции самого болта.
- Если на стену нанесен слой отделки, отверстие должно быть глубже, так как отделка обычно обладает меньшей прочностью, чем бетон.
- Сверло желательно брать на 0.5 миллиметра тоньше диаметра будущего отверстия.
- При работе с перфоратором лучше всего применять наконечник из специального твердосплавного материала.
- Внимательно читать инструкцию – на упаковке с анкерами должны быть указаны допустимое усилие и максимальное число оборотов.
- Вкручивая анкер в , ни в коем случае не крутить до упора, так как материал может разрушиться.
Вечный крепеж: дюбель для бетона
Дюбель – это распорный элемент, выполненный из полипропилена или нейлона, который по функции и особенностям работы схож с анкером. Самостоятельно не используется, крепится в бетоне специальными гвоздями или саморезами. Для упрочнения фиксации часто выполняется с шипами или усиками.
Данный тип крепления используется там, где нет слишком больших нагрузок на бетон – крепление полок, крюков для телевизоров, осветительных приборов. В дюбели забивают молотком, саморезы вворачивают шуруповертом или отверткой. Для вбивания гвоздей также понадобится обычный молоток.
Можно также встретить дюбель-гвозди, предназначенные для использования с механическим пистолетом. Крепеж в бетоне выполняют металлическим, внешне он чем-то напоминает пулю. Актуален там, где нужно подвесить большое количество предметов небольшого размера.
Нагель по бетону: быстро, но прочно
Нагели – это , которые чаще всего используются для обустройства крепежа возле краев бетонной стены. Крепеж не требует дополнительной фиксации, вкручивается в отверстие, куда предварительно заливают немного эпоксидного клея. Сверлить отверстия не обязательно – нагель может вкручиваться прямо в бетонную стену. Если же отверстие в бетоне все равно нужно делать, то лучше выбрать дрель (перфоратор может повредить стену).
Вкручивают шуруповертом – и после этого нагель выкрутить обратно уже невозможно. Поэтому предварительную разметку нужно выполнять особенно тщательно.
Как пользоваться?
Прежде чем установить анкер, который относится к химии, нужно внимательно изучить инструкцию по применению. Это позволяет учесть все необходимые нюансы, например, рассчитать схему монтажа и многое другое.
Первый этап — это подготовка шпура. На основе делаются пометки в местах, куда будет монтироваться крепеж. Затем буром высверливается отверстие максимум на 2 миллиметра шире диаметра шпильки. Удерживать бур нужно в перпендикулярном положении относительно поверхности. Глубину шпура можно контролировать специальными ограничителями, либо нанеся метку на сверло. Чтобы будущий крепеж был надежным, отверстие обязательно очищается от пыли и грязи. Процедура проводится с помощью специального ершика и ручного либо строительного пылесоса – все зависит от объема выполняемых работ.
Второй этап — ввод клеящей массы. На картридж устанавливается насадка, а вся конструкция вставляется в специальный пистолет. Сначала выдавливают небольшое количество химического состава, примерно 10 сантиметров, чтобы убедиться, что все компоненты смешались равномерно — их использовать не нужно. Носик-смеситель помещается в отверстие, далее нажатием на пусковую кнопку пистолета контролируется расход смеси. Шпур заполняется примерно на 2/3 от своего объема.
Третий этап — монтаж металлического стержня. Чтобы клеящая масса равномерно распределилась внутри отверстия, крепеж можно немного «вытащить», а затем вкрутить до конца. Пока клеящий состав твердеет, можно контролировать положение анкера. Определить, заполнила шпур масса или нет, можно по внешнему виду – если клей выступил наружу, значит, установка герметична.
Заключительный этап — это установка и затягивание гайки. После того как раствор полностью затвердел, можно закреплять все материалы и элементы. Динамометрическим ключом затягивают гайку. Заводы-изготовители в своих рекомендациях указывают, какое максимальное усилие нужно прикладывать при затягивании гайки. Не рекомендуется использовать традиционный ключ, так как есть риск превысить усилие и привести в негодность материал.
Если при монтаже делаются перерывы, носик-смеситель с картриджа не снимается, но перед продолжением работ меняется на новый.
Некоторые строители занимаются приготовлением раствора самостоятельно. Для этого смешиваются эпоксидная смола, отвердители (УП-583), цементный или гипсовый раствор и вещество, придающее пластичность (ДБФ или ДЭГ-1). Полученную смесь тщательно вымешивают. Лучше всего раствор замешивать в небольших количествах, затем сразу использовать.
В следующем видео рассказывается о монтаже химических анкеров.
Анкера для бетона: вес и размеры
Размеры анкерных болтов определяются используемым материалом и назначением продукта. Каждый производитель регламентируется общими и внутренними стандартами. Но существуют параметры, схожие у всех поставщиков.
Так, в зависимости от типа анкера, как правило значения диаметра/длины изделия выглядят следующим образом (в мм):
- клиновый: 6-20/40-421;
- распорный: 5-24;
- забивной: 6-20.
В таблицах представлена детальная информация относительно размеров и общего веса (в кг. 1 шт.) востребованных анкеров для бетона, составленная на основе продукции ведущих производителей (Hilti, Fischer и др.).
Клиновой
Размер | Шт. в 1 кг | Вес 1 шт., гр. | Размер | Шт. в 1 кг | Вес 1 шт., гр. |
6*40 | 100 | 10 | 10*150 | 12 | 85 |
6*65 | 67 | 15 | 12*100 | 11 | 94 |
6*95 | 50 | 20 | 12*120 | 10 | 104 |
8*50 | 46 | 22 | 12*135 | 8 | 133 |
8*75 | 30 | 34 | 12*150 | 8 | 139 |
8*80 | 25 | 39 | 16*105 | 6 | 179 |
8*105 | 25 | 41 | 16*140 | 5 | 220 |
10*65 | 17 | 60 | 16*180 | 4 | 275 |
10*80 | 15 | 71 | 16*200 | 4 | 320 |
10*95 | 13 | 79 | 20*160 | 3 | 383 |
10*120 | 14 | 74 | 20*200 | 2 | 500 |
10*130 | 13 | 78 | 20*300 | 2 | 738 |
Классический
6,5*18 | 189 | 5 | 12*130 | 13 | 83 |
6,5*36 | 115 | 9 | 12*150 | 10 | 110 |
6,5*56 | 80 | 13 | 12*180 | 8 | 130 |
6,5*75 | 58 | 18 | 12*200 | 7 | 147 |
8*40 | 75 | 14 | 12*250 | 6 | 188 |
8*65 | 45 | 22 | 12*300 | 5 | 219 |
8*85 | 37 | 28 | 14*100 | 12 | 86 |
8*100 | 31 | 33 | 14*120 | 12 | 88 |
8*120 | 27 | 38 | 14*150 | 9 | 118 |
10*40 | 36 | 28 | 14*200 | 7 | 163 |
10*60 | 32 | 32 | 14*250 | 6 | 195 |
10*97 | 25 | 40 | 16*110 | 7 | 160 |
10*125 | 17 | 61 | 16*150 | 5 | 240 |
10*150 | 15 | 68 | 16*180 | 5 | 250 |
10*180 | 12 | 87 | 16*220 | 4 | 260 |
10*200 | 10 | 100 | 16*250 | 4 | 290 |
10*250 | 7 | 150 | 20*151 | 5 | 248 |
12*60 | 20 | 51 | 20*200 | 3 | 405 |
12*75 | 17 | 61 | 20*250 | 2 | 500 |
12*100 | 15 | 67 | 20*300 | 2 | 568 |
Забивной (сталь и латунь)
Размер | Шт. в 1 кг | Вес 1 шт., гр. | Размер | Шт. в 1 кг | Вес 1 шт., гр. |
М6 | 6 | 160 | М6 | 250 | 4 |
М8 | 92 | 11 | М8 | 128 | 8 |
М10 | 42 | 24 | М10 | 75 | 14 |
М12 | 21 | 48 | М12 | 39 | 26 |
М16 | 13 | 80 |
Химический анкер характеризуется размерами капсул. Их диаметр может быть равным 10-42 мм. Показатели длины находятся в пределах от 80 до 360мм. В комплектацию входят инъекционные составы объемом 150-825 мл. Также могут присутствовать 1-2 смесителя и адаптер.
Области применения химических анкеров
Сначала перечислим, для каких типов конструкционных соединений целесообразно использовать анкер химических:
- при возведении высотных зданий
- при формировании фундамента быстровозводимых зданий даже при осложненных условиях работы (влажность)
- при строительстве мостов: подвесных, разводных, арочных
- при скреплении тяжелых бетонных балок
- при креплении металлических балок к каменному основанию
- при создании арматурных выпусков при монолитном строительстве
Большинство перечисленных областей применения крепежа на химической основе можно смело отнести к ответственному строительству, то есть возведению сооружений, эксплуатируемому в дальнейшем большим количеством людей или подверженных экстра нагрузкам.
Рассмотрим также более частные примеры, где химический анкер является надежным креплением в разных направлениях современного ответственного строительства:
- энергетическая промышленность (АЭС, ГРЭС, опоры ЛЭП, трансформаторы)
- горная индустрия (монорельсовые дороги, фуникулеры, горнолыжные подъемники)
- аэропорты (расширение взлетных полос и рулежных дорожек, крепление матч и антенн радиосвязи и навигационного оборудования)
- портовое строительство (реконструкция и ремонт причальных стенок, крепление швартовых тумб и кнехтов, шлюзы, нефтеналивные терминалы)
- промышленное оборудование (ректификационные колонны, конвейеры, станки)
- быстровозводимые здания (крепление несущих каркасов к ленточным фундаментам)
- индустрия аквапарков, бассейнов и других водных сооружений
Помимо этого химический анкер применяют возведении временных, но требующих определенной прочности конструкций, и подобное им:
- лифты (реконструкция шахт, крепление лифтового оборудования, эскалаторы)
- строительное оборудование (лифты-подъемники, леса, краны)
- складское оборудование (стеллажи, транспортеры, подъемники)
- крепление строительных конструкций (колонны, консоли, балконы)
Примеры использования химического анкера при ремонтных работах:
- усиление конструкций (металлические обоймы, инъекция кладки стен)
- усиление фундаментов
- реставрация памятников архитектуры
Целесообразно фиксировать на химические анкеры навесные элементы, имеющие определенные требования к установке:
- вентилируемые фасады
- дорожное строительство (шумозащитные экраны, барьерные ограждения, информационные щиты, мачты освещения, «лежащие полицейские»)
- декоративные элементы (перила ,козырьки, освещение, лепные элементы декора)
- рекламные конструкции (вывески, перетяжки, баннеры, крышные установки)
Как видим, анкер химический универсален по применению: для крепления полнотелых конструкций и монолитных, пористых материалов; при работе конструкций из бетона, кирпича, природного камня.
Что такое анкер для бетона
В переводе с немецкого под анкером подразумевается якорь. Это крепежный элемент, предназначенный для фиксации того или иного предмета к основанию. В случае с бетоном для производства подобных изделий используется углеродистая сталь. Для исключения образования коррозии болты покрывают защитным слоем сплава на основе цинка.
Металлические анкеры применяют в случаях проведения работ с основанием высокой прочности, твердости и хрупкости. К таковым относятся бетон, камень, кирпич и гипс. При этом сравнительно с саморезами и гвоздями допустимая механическая нагрузка заметно отличается в большую сторону. Это актуально для крепления окон и дверей, навешивания мебельных модулей, бытовой техники, установки сантехнического оборудования, инженерных коммуникаций.
Конструктивно анкер представлен стержнем с резьбой и распорным цилиндром. В качестве дополнения могут выступать конусообразные наконечники, кольца, крюки или гайки с шайбами. После установки крепежного элемента лепестки раскрываются или застывает рабочая масса, что обеспечивает надежное удерживание болта в технологическом отверстии без участия дополнительного уплотнения.
Нагель по бетону – быстро, но прочно
Нагели, или как их еще называют, шурупы по бетону, являются незаменимым средством для того, чтобы закрепить все необходимое в довольно сложном для этого месте – у края бетонной стены. Этот крепеж обходится без дополнительной фиксации за счет непосредственного вкручивания в подготовленное отверстие, просверлив которое нужно удалить частицы пыли. Для повышения прочности крепления можно залить в отверстие небольшое количество эпоксидного клея.
Использование нагеля
Большинство случаев применения нагелей обходится без выполнения предварительного сверления, поскольку этот крепеж закручивается прямо в бетон. Если нельзя избежать подготовки отверстия, для его создания берут дрель, но не перфоратор.
Инструмент большей мощности способен привести к разрушению стены. Вкручивание делается шуруповертом, после чего нагель достать из бетона почти невозможно, поэтому стоит выполнять замеры со всей внимательностью. (См. также статью Герметик для бетона: особенности.)
Секрет подбора необходимого сверла для создания отверстий под размещение любого вида крепежа предельно прост: величины их диаметров должны полностью совпадать. Это значит, что анкер диаметром 8 мм нужно устанавливать при участии 8-миллиметрового бура.
Размеры и характеристики анкерных болтов
Изначально перед выбором штыря, надо знать габариты, поскольку крепления бывают всякого габарита, калибра.
Группы анкеров по величине: маленькие – в разрезе до 8 мл/длина до 55; серединные – до 12/120 мл; большие – с наибольшими габаритами D=24 и L=220 мл.
Фундаментные штифты с различными габаритами, их параметры определяют 3 характеристики.
Расшифруем разметку М8 10/60-115: D нарезки – М8, наружный D= 10 (данный D совпадает с D сверла с помощью которого будет производится сверление отверстия), протяженность штифта – 115 мл, толстота детали – 60 мл.
Все эксплуатационные параметры анкеров указаны в табеле, это будет масса, предельный крутящийся и искривляющий период, наименьшая выдергивающая мощь, рациональные перегрузки. По соответствию с различными данными характеристиками подбирают необходимые модели и осуществляют добротное соединение к бетонным конструкциям штыря.
Целесообразность применения
Химические инъекционные составы и ампулы имеют высокую стоимость, их приобретение целесообразно при работе с пустотелыми и пористыми марками бетона, в плотных конструкциях они оправданы при монтаже около края или в случае повышенных ожидаемых нагрузок: на разрыв, вибрационных, весовых. Анкеры этого типа выдерживают вес стальных элементов, консолей, колонн, фасадных систем, оборудования, ограждений, при необходимости они используются для дополнительного крепления арматурных стержней. При выборе этого варианта качество материала основы практически не влияет на надежность фиксации, продукция Хилти, Фишер и их аналогов рассчитана на эксплуатацию в бетоне с трещинами.
Также их советуют купить:
- При отсутствии точного расчета размеров отверстия.
- При высоких сейсмических и вибрационных нагрузках на объект.
- При необходимости нарушения рекомендуемых интервалов: размещении по краю конструкции или рядом с соседним анкером. Распорное усилие в отличие от стандартных дюбелей по бетону у них отсутствует.
- Для эксплуатации в условиях повышенной влажности (химический состав надежно защищает металлический крепеж для бетона от коррозии).
- Для монтажа в системах огнезащиты, огнестойкость у специализированных видов достигает 2 ч.
Нюансы крепления к бетону
Для монтажа химического анкера потребуются перфоратор или другой тип бурильного инструмента, металлическая щетка для чистки от пыли, насос или пневмооборудование для продувки, строительный пистолет и смеситель. Порядок действий при креплении к полно- и пустотелому бетону отличается. В первом случае для подготовки отверстия нередко задействуются алмазные сверла, стенки нуждаются в усилении шероховатости. Полость чистят щеткой и продувают воздухом не менее 4 раз, использовать на этом этапе воду не рекомендуется.
Полученное отверстие заполняется на 2/3, после чего проводится монтаж металлического крепежа (чаще всего путем врезки или прокрутки). Следующим этапом идет выдержка времени, указанного в инструкции (ориентировочно – 20 минут), и лишь потом допускается окончательная фиксация болта. Следует учесть высокую скорость застывания химического состава, при любых перерывах носик протирается и закрывается колпачком.
Пустотелый и щелевой бетон при установке анкера требует несколько другого подхода. Процесс подготовки отверстия ничем не отличается. Но перед стадией заполнения в него вставляется пластиковая или металлическая втулка (сетчатая или перфорированная). Ее целевое назначение – экономия смеси, при ее отсутствии расход возрастает в разы. Вне зависимости от вида бетона, отверстие не рекомендуется промывать водой, это отрицательно сказывается на адгезийных свойствах.
Стоимость креплений
Маркировка анкера | Производитель | Краткое описание | Объем, л | Цена, рубли |
HIT-HY 100 330/2 | Хилти, Лихтенштейн | Стандартный химический клеевой анкер для крепления в бетоне | 0,33 | 1530 |
HIT-HY 100 500/2 | 0,5 | 1850 | ||
HIT-MM PLUS 330/2 | Бюджетный гибридный состав на основе уран-метаакрилата | 0,33 | 645 | |
HIT-MM PLUS 500/2 | 0,5 | 840 | ||
HIT-ICE | Для крепления при отрицательных температурах | 0,3 | 2640 | |
HIT-RE 500-SD | Эпоксидный клей для монтажа в бетоне с трещинами, восстановления тяжелой арматуры | 0,33 | 3100 | |
0,5 | 3340 | |||
HFX | Линейка в твердом картридже, для работы со стандартными монтажными пистолетами | 0,275 | 1120 | |
FIS V 360 S | Фишер, Германия | Двухкомпонентный инъекционный состав на основе виниловых эфиров, для универсального применения | 0,36 | 1390 |
FIS EM 390 S | То же, для монтажа под водой | 0,39 | 1470 | |
FIS VS 300 T | С увеличенным временем схватывания, рекомендуется при работе в условиях повышенной температуры | 0,1 | 640 | |
FIS VW 360 S | Для применения анкера зимой, рабочий диапазон – от -15 до +20 °C | 0,38 | 1160 | |
KEM-VE 10 | Sormat, Финляндия | Анкер-капсула с виниэлестровым составом с размером резьбы М10, подходит для монтажа под водой | 90 | |
KEMLA М12 | То же, на полиэстровой основе (повышенная нагрузка на вырывание) | 190 | ||
BIT-PESF | BIT United Ltd, Великобритания | Клеевой анкер для ячеистого бетона, газосиликатов, пеноблоков. Характеризуется повышенной вязкостью | 0,3 | 660 |
Нюансы установки
Теперь давайте разберемся, как своими руками смонтировать химический анкер.
Способов существует два, не считая вариант с металлической гильзой, который подходит для пустотелых кирпичей.
Первым делом высверливаем строго перпендикулярное отверстие под монтаж анкера.
- Затем при помощи ершика, маленькой щеточки или обычной медицинской груши (клизмы) извлекаем изнутри весь оставшийся мусор и пыль.
- Где-то на 3/4 заполняем отверстие инъекционным раствором – больше не нужно, так как его выдавит наружу при установке стержня.
- Ввинчиваем в клей крепежный элемент, следя за его центровкой и уровнем. Останавливаемся по достижении метки на резьбе. Излишки смеси аккуратно удаляем.
- Раствор остается сохнуть на время, указанное производителем состава.
- По высыхании на резьбовой крепежный элемент можно навешивать грузы и фиксировать их гайкой.
Усиленное соединение
Следующий метод технически не сильно отличается, но позволяет создать более прочное соединение – он подходит для более пористых материалов.
Для его реализации вам понадобится металлический ограничитель для сверла, чтобы не разрушить кромку блока.
- Высверливаем отверстие, предварительно установив ограничитель;
- Как только достигается нужная глубина, дрелью начинают делать круговые движения, чтобы создать внутри расширяющуюся полость, как на картинке выше.
- В остальном монтаж аналогичен – вычищаем отверстие от пыли, заполняем его отвердительной смесью, вставляем крепежный стержень, ждем высыхания.
Как видите, анкеровка газобетонных блоков не такое уж и сложное занятие, а учитывая мягкость этого материала и легкость, с которой он сверлится, работа, зачастую, выполняется еще легче и быстрее, чем классическими дюбель-шурупами на бетоне. Для более подробного знакомства с химическим анкером советуем ознакомиться с видео в этой статье.
Принцип работы и применение
Бетон является пористым неоднородным по структуре материалом. И в местах креплений появляются разнообразные усилия – на скручивание, изгиб, сдвиг, срез, сжатие, вырыв. Их бетонный анкер берет на себя, распределяя совместно с несущей конструкцией.
Основные принципы работы анкеров для бетона:
- В момент взаимодействия материала основания и анкера появляется сила трения – распор выполняется дюбелями, металлическими цангами.
- Когда на глубине анкеровки материал дает сопротивление излому или смятию – за счет цанговых втулок на крепеже, изогнутой формы стержня, расширения.
- Нагрузки в месте контакта основания и стержня компенсируются касательными напряжениями при замоноличивании или склеивании – так работают закладные гладкие, клеевые анкера.
Анкера для бетона могут быть разных конструкций, различных видов, размеров. Производятся из специальной стали по ГОСТу, покрываются слоем средства против коррозии. Стержень может быть диаметром 6-20 миллиметров, длиной – до 220 миллиметров.
Любой анкер включает такие части:
- Сам болт
- Конус со слоем резьбы внутри
- Втулка со специальными вырезами
Анкеры выполняют конструктивную либо несущую функцию. Несущая функция реализована в случаях соединения плит перекрытия, балок, колонн, балконных консолей, лестничных площадок и маршей, отделочных и стеновых панелей, инженерного оборудования, коммуникаций, вытяжек, потолочных светильников и т.д. Также анкера применяются для монтажа лаг на бетонные либо пустотные полы. Ими крепят на стены электрооборудование, навесную мебель.
Конструктивный крепеж применяется для противодействия смещению частей узла, если их устойчивость гарантируется собственным весом, также анкера актуальны при рихтовке в строительстве.
Разновидности
В числе крепежных элементов по бетону анкера являются чем-то сродни тяжелой артиллерии. Их назначение – крепление к стенам конструкций довольно большого веса. Зачастую они используются в качестве фиксирующих элементов для оконных и дверных рам, осветительных приборов, с их помощью также происходит анкеровка арматуры в бетоне.
Все изделия действуют по единому принципу: вкручивание специального крепежного элемента приводит к расширению изделия, что обеспечивает плотную фиксацию анкера в стене.Анкерные крепежи могут быть нескольких видов и иметь различные размеры, ниже рассмотрим их подробнее.
Таблица анкеровки арматуры в бетоне исходя из диаметра шпильки
Забивные
- Название подсказывает: этот анкер по бетону забивается в отверстие в стене, которое предварительно для этого просверливается, при помощи молотка.
- Отверстие нужно обязательно прочистить и удалить из него пыль и мусор.
- После этого навешивается то, что требовалось закрепить на этом месте, и вкручивается в анкер специальная шпилька, которая фиксируется гайкой.
Материалом изготовления большинства таких анкеров является оцинкованная сталь, цена зависит от их длины и диаметра. Бывает, что многофункциональный крепеж МТА тоже относят к группе забивных анкеров.
Надежный анкер для ячеистого бетона
Клиновые
Отличием таких анкеров от приспособлений из предыдущей группы является то, что деталь не нужно навешивать перед фиксацией шпильки, и отсутствие необходимости в очищении отверстия под анкер от загрязнений. Крепление необходимой детали выполняется прямо на анкер, после чего производится фиксирование ее гайкой.
На фото — установка анкера в бетон клинового типа
К этой группе метизов относятся также анкеры нержавеющие и анкеры электрооцинкованные. Их головки обладают способностью утапливаться в материале, который ими зафиксирован.
PFG
- Предназначается для работы с конструкциями из бетона низкого качества и в случаях, когда фиксация выполняется в потолках и стенах старых домов.
- Этот крепеж имеет большую площадь расширения в сравнении с остальными видами таких метизов.
- Работает так:
- в стену забивается основная часть анкера;
- крепление к нему необходимой детали выполняется при помощи болта.
Как установить анкер в бетон своими руками
Есть PFG-анкеры, которыми закрепляются тросы или веревки. Окончанием шпильки такого крепления выступает кольцо, которое можно использовать также и для фиксации люстры. Анкеры, окончание которых имеет вид буквы «Г», используются в основном при креплении водонагревателей.
Химические
Принцип его работы аналогичен действию клея:
- Перед применением такого крепежа просверленное отверстие в стене тщательно прочищается, чтобы вставить ампулу с клеящим веществом.
- В нее вкручивается шпилька, а вся конструкция оставляется в покое на некоторое время. Состав может высыхать в пределах нескольких минут или нескольких часов.
На продолжительность затвердевания влияет температура окружающей среды. Нельзя допускать нагрузки на химический анкер, пока клей полностью не застынет. Особенностью этих изделий является то, что в стене не создается внутреннее напряжение, а это снижает вероятность ее разрушения. Ниже показана инструкция по его монтажу в поверхность. (См. также статью Как сверлить бетонную стену дрелью: особенности.)
Как устанавливается химический анкер для пенобетона
Можно встретиться и с другими разновидностями анкеров. К примеру, есть закладные или такие крепления, как стержневые фиксаторы. Их применяют обычно в процессе возведения многоквартирных домов.
Таблица параметров для химического крепления
Виды емкостей анкеров
В зависимости от количества монтажных работ используют варианты различного объема:
1. Капсулы – стеклянные или ПВХ ампулы с разделенной полостью для компонентов: смола, отвердитель. Особенности применения:
- Объем химической смеси позволяет закрепить один болт в бетонную поверхность.
- На упаковке указаны оптимальные размеры.
- После введения в просверленное отверстие стального закладного нарушается целостность капсулы, происходит смешивание и отвердение ингредиентов.
- С экономической точки зрения целесообразно использовать, если в планах крепить незначительное количество элементов.
- Комплекты, состоящие из капсулы и резьбовой шпильки, облегчают выбор закладных элементов.
2. Картриджи – инъекционные составы объемом от 100 до 1500 мл. Особенности такого анкера:
- Смола и отвердитель содержатся в тубе, разделенной герметичной перегородкой, либо находятся в двух скрепленных между собой емкостях.
- В стоимость включены одна или две насадки-миксеры, в полости которых происходит перемешивание компонентов до однородной массы.
- Анкеры HILTI дополнительно комплектуются удлинительной трубкой для заполнения глубоких отверстий.
- Для выполнения инъектирования необходимо применение дозатора (пистолет) механического, пневматического, электрического (аккумуляторного) действия.
- Использование смесей в больших емкостях выгодно при выполнении профессиональных строительных работ.
- Смена дозатора позволит продолжить работы после многочасового перерыва.
Технические характеристики
Величины, определяющие условия эксплуатации систем на основе химических составов:
- Материал основания – бетонные поверхности с различными пористостью, прочностью, степенями нагрузки и деформации.
- Допустимый диапазон температуры бетона, картриджа – промежуток, в котором гибридный анкер и его компоненты сохраняют функциональность.
- Минимальная и максимальная глубина – диапазон, который обеспечит равномерное распределение динамических, весовых нагрузок.
- Время отверждения.
- Рекомендуемые фирменные крепежы.
Анкер | Произво-дитель | Характеристики бетона, прочность | Темпе-ратура бетона, °C | Глубина анкеровки, мм | Время отверж-дения, час | Крепеж |
FIS VW 300 T | Фишер | Нерастянутый, ячеистый, пустотелый, пенобетон, прочность С12-С60. | -15 ‒ +20 | 70 ‒ 175 | 0.5 ‒ 12 | Шпилька FIS A, с внутренней резьбой RG MI, гильза сетчатая FIS H. |
HIT-ICE | Hilti | Сухой, водонасыщенный, без трещин. С20-С60. | -23 ‒ +32 | 60 ‒ 480 | 0.5 ‒ 36 | Шпилька HAS, HAS-R, HAS-HCR. |
Технология установки анкера
Этапы и нюансы монтажа:
1. Разметка поверхности бетона под шпуры согласно размерам, указанным в строительной спецификации.
2. Бурение. Разница диаметров резьбового крепления и бура ‒ 2 мм.
3. Удаление цементной пыли. Отверстие очищают поочередно, в несколько приемов компрессором или ручным насосом, ершиком. Промывание допускается при использовании химических составов для влагонасыщенных бетонов.
4. Капсульный анкер вводится в полость. Применение инъекций для бетона имеет особенности:
- Вставить картридж в выпрессовочный пистолет.
- Выдавить порцию на любую поверхность.
- Убедившись в однородности массы, заполнить шпур в бетоне на 2/3 размера отверстия двухкомпонентным раствором. Для глубоких шпуров применять удлинительные трубки или втулки.
5. Установка резьбовых элементов с помощью дрели, вручную до упора. Монтаж шпилек большего размера осуществлять с кондуктором. Дополнительно в качестве закладных используются:
- Арматура.
- Втулка с внутренней резьбой, позволяющая фиксировать болт.
- Сетчатые гильзы для стен из кирпича и ячеистого бетона.
6. Часть клеевого состава при достаточном заполнении отверстия должна выступить на поверхность бетона. В противном случае шпильку необходимо удалить, дополнительно ввести инъекционную массу, повторить установку резьбового крепления.
7. Закрепить, обеспечить неподвижность соединения до застывания клеевой массы.
Стоимость химического анкера
Производитель | Наименование | Состав, температурный режим, °C | Объем, мл | Цена, рубли |
Hilti | HIT-RE 100/330 | Эпоксидный -40 ‒ +70 | 330 | 1700 |
HIT-HY 200-A 330 | Уретан-метаакрилат -40 ‒ +120 | 0.33 л | 2980 | |
HIT-MM PLUS | Уретан-метаакрилат -40 ‒ +50 | 330 | 710 | |
Капсула HVU M8X80 | Уретан-метаакрилат -40 ‒ +72 | 138 | ||
Фишер | FIS HB 150 C | Винилстер -5 ‒ +40 Подводное применение | 145 | 1012 |
FIS PM 360 S | Винилэфир -5 ‒ +40 | 360 | 1650 | |
Капсула FHB II-P M8х60 | Винилэстер -5 ‒ +20 |
Технология работы с анкерами – ООО Анкер-Сервис
Технология работы с химическими анкерами, типичные ошибки.
Казалось бы, химический анкер, как один из технологичных видов профессионального крепежа уже давно не новинка. Многие производители их выпускают, написано множество инструкций, произведено огромное количество технических расчётов и обоснований. Однако, отсутствие внимания к мелочам и нежелание соблюдать технологию часто приводят к излишним затратам и отсутствию ожидаемого эффекта. Итак, рассмотрим основные этапы в работе.
- Выбор. Здесь необходимо чётко знать так называемую “Базу применения”, материал, в котором мы планируем крепить. Это может быть кирпич, камень, автоклавный газобетонный блок, бетон (сжатая зона), бетон (растянутая зона). Температурный режим монтажа. Большинство анкеров применяются в температурном диапазоне от +5 до +25 градусов. Зимний анкер работает при минусовой (до минус18) температуре, однако перед началом монтажа и он должен быть выдержан в тёплом помещении. Структура кирпича, либо бетона может быть однородной, а может быть и пустотелой, в этом случае нам понадобятся анкеры с высокой вязкостью, а так же применение специальных гильз, удерживающих растекание анкера в полости. Нагрузка на узел. По усилию на вырыв анкеры делятся на средние и сильные нагрузки, этот момент очень важен и соблюдать проектные величины очень важно. Расчёт величин нагрузки зависит от диаметра отверстия, диаметра вклеиваемой шпильки, глубины пробуренного отверстия и мощностных характеристик самого анкера.
- Технология монтажа. Первое, что нужно сделать, это расчитать диаметр и глубину бурения отверстия. Здесь технология проста: для шпильки (или арматуры) диаметром до 16 миллиметров, диаметр отверстия выбирается на 2 миллиметра больше. Шпилька 10 мм- отверстие 12. Получается, что между поверхностью отверстия и самой шпилькой остаётся 1 миллиметр пространства, который будет заполнен смесью химического анкера. Начиная с диаметра 16 миллиметров и более, ширина отверстия берётся на 4 миллиметра больше. Шпилька 16 мм- отверстие 20. А вот глубина отверстия остаётся неизменно пропорциональной диаметру шпильки. Для этого диаметр принято умножать в 10 раз. Для шпильки диаметром 10 мм глубина отверстия составит 100 мм, и так далее. Бывают случаи, когда некоторые монтажники придерживаются в выборе не правилами расчёта, а наличием у них имеющегося инструмента. Попытка пробурить отверстие под шпильку 12 миллиметров буром 12 миллиметров (потому что он есть, а бур 14 мм покупать нет желания) может окончиться печально. Отсутствие места между шпилькой и базовым материалом не позволит химическому анкеру его заполнить и стать связующим и скрепляющим звеном! Но и это не самая частая ошибка. Подготовка отверстия- вот ещё один ключевой момент. Пробуренное отверстие содержит в себе остатки материала- крошки, пыль, которые не позволят смеси должным образом закрепиться. Именно поэтому настоятельно рекомендуется продуть отверстие компрессором (на крайний случай бытовым насосом), затем прочистить его металлическим ёршиком соотвествующего диаметра, а затем повторить процедуру, закончив её тщательной продувкой. Процедура вклейки анкера достаточно проста: отверстие заполняется смесью на 2/3 объёма при полнотелой структуре камня, либо полностью, если мы используем нейлоновую гильзу для пустотных оснований. Правильно заполненное отверстие- это когда после установки шпильки (или арматуры) в отверстие до конца, на поверхность выйдет незначительное количество материала. Следует отметить, что не всегда в качестве шпильки используются заводские, с заострёнными носиками образцы. Чаще всего применяется классическая резьбовая шпилька, нарезаемая отрезками нужной длины. Важно, чтобы конец шпильки, который входит в отверстие был заострённым, спиленным под углом 45 градусов. Это не позволит пузырькам воздуха собираться перед шпилькой, выталкивая смесь наружу.
- Терпение. Вопрос разумеется так же относится к разделу “Технология монтажа”, но выведен нами в отдельную строку. После окончания монтажа, мы должны дать изделию набрать проектную прочность. Химическая реакция, при соединении обоих компонентов анкера наблюдается уже минут через 15, однако это ещё не победа. Скорость отверждения смеси зависит в первую очередь от температуры окружающего воздуха. Чем температура выше- тем скорость реакции быстрее. Температурная сетка скорости твердения написана на каждом баллоне и мы можем без труда прикинуть срок готовности, исходя из условий в данный момент. Однако, полный набор прочности происходит, как правило, через 24 часа. За это время вклеенную шпильку необходимо зафиксировать в неподвижном состоянии и не прилагать к ней никаких усилий. На этом пожалуй и всё. Как видите, ничего сложного в технологии нет. Элементарное соблюдение технологии, начиная от выбора и заканчивая процедурой твердения поможет реализовать проект, закрепив необходимые элементы надёжно, надолго и очень качественно.
(PDF) Прогноз прочности на вырыв химических анкеров в натуральном камне
L. Contrafatto et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 29 (2014) 196-208; DOI: 10.3221 / IGF-ESIS.29.17
207
инженеры, занимающиеся структурным анализом, часто недостаточно оснащены передовыми механическими формулировками или составными моделями
. Критические способности проектировщика необходимы, чтобы понять пределы моделирования.Кроме того,
отсутствие экспериментальных данных относительно минимальной длины заделки в исследуемых материалах означает, что инженеры
применяют рекомендацию производителя смолы, часто превышающую реальную глубину анкера.
Следовательно, необходимо создать базу данных, охватывающую основные литологические типы, представленные в каждой территориальной области.
Численное моделирование, разработанное в статье, иллюстрирует, как плохое моделирование может дать действительно приближенные результаты,
в конечном итоге полезно только для оценки предельного значения глубины заделки, отделяющей пластичность стального стержня от
локализованного разрушения пласта. каменная опора.Результаты этого численного испытания действительно согласуются с экспериментальными данными
с точки зрения предела прочности только в случае большой глубины заделки в базальте и известняке,
, когда разрушение зависит от предела текучести стержня. В таких ситуациях упруго-пластическое поведение стального стержня
решает проблему, и численный прогноз является надежным. Напротив, в случае каменной опоры с недостаточными механическими свойствами
или при очень короткой длине заделки возникает кризис с развитием конуса разрыва, при котором
остаются идеально прикрепленными к стержню, на всей его длине заделки или только в его верхней части.Моделирование такого механизма
– сложная задача, требующая специальных инструментов и своевременной характеристики основных законов, управляющих поведением составляющих якоря
. Только таким образом можно будет эффективно прогнозировать прочность анкера и явление разрушения
.
ССЫЛКИ
[1] Нильсон, А. Х., Внутреннее измерение проскальзывания связки, ACI Structural Journal, 69 (1972) 439-441.
[2] Кук Р.A., Поведение химически связанных анкеров, Journal of Structural Engineering, 119 (1993) 2744-2762.
[3] Кук Р. А., Конц Р. К. Факторы, влияющие на прочность сцепления клеевых анкеров, ACI Structural Journal, 98 (2001)
76-86.
[4] Колак А., Параметрическое исследование факторов, влияющих на прочность на вырыв стальных стержней, прикрепленных к сборным железобетонным панелям
, Международный журнал адгезии и адгезивов, 21 (2001) 487-493.
[5] Бикель, Т.С., Шейх, А. Фаттах, Прочность клеевых анкеров на сдвиг, PCI Journal, сентябрь-октябрь (2002) 92-102.
[6] Элигехаузен, Р., Кук, Р. А., Аппл, Дж., Поведение и конструкция клеевых анкеров, ACI Structural Journal,
103 (2006) 822-831.
[7] Contrafatto, L., Cosenza, R., Экспериментальное поведение послеустановленных клеевых анкеров в природном камне, в будущем,
Construction and Building Materials, (2014).
[8] Дорр, Г. Т., Кук, Р. А., Клингнер, Р.E., Адгезивные анкеры: требования к поведению и расстоянию, Университет
Техас, Остин, исследовательский отчет n. 1126-2 (1989)
[9] Маквей М., Кук Р., Кришнамурти К., Моделирование вытягивания предварительно установленных химически связанных анкеров, J. Struct.
Eng., 122 (1996) 1016-1024.
[10] Кук, Р.А., Кунц, Дж., Фукс, В., Конц, Р.К., Поведение и расчет одиночных клеевых анкеров и растягивающая нагрузка в бетоне без трещин
, ACI Structural Journal, 95 (1998) 9-26 .
[11] Кук Р. А., Дорр Г. Т., Клингнер Р. Э., Модель напряжения сцепления для конструктивных клеевых анкеров, ACI Structural Journal, 90
(1993) 514-524.
[12] Марти П., Анкеровка арматуры бетона с помощью HIT-HY 150, Hilti Development Corporation, Technical
Report n. 93.327-1 (1993).
[13] Элигехаузен Р., Малли Р., Рем Г., Befestigungen mit Verbundankern (Крепления со связанными анкерами,
Betomverk + FertigteilTechnik, 10 (1984) 686-692.
[14] SAP2000, http://www.csi-italia.eu/software/sap2000/, (2014).
[15] PRO_SAP, http://www.2si.it/, (2014).
[16] Straus7, http://www.enginsoft.it/software/straus/index.html, (2014).
[17] Базант З. П., Прат П. К. Модель микроплоскости для хрупко-пластичного материала. I: Теория. II: Проверка., J. Engrg. Mech.,
114 (1988) 1672-1699
[18] Contrafatto, L., Cuomo, M., Di Venti, GT, Конечные элементы с неоднородными встроенными разрывами,
Европейский конгресс по вычислительным методам в прикладных науках and Engineering, (2012) 9152-9171.
[19] Контрафатто, Л., Куомо, М., Фацио, Ф., Обогащенный конечный элемент для раскрытия трещин и проскальзывания арматуры в армированных бетонных элементах
, Международный журнал разрушения, 178 (2012) 33-50.
[20] Куомо М., Контрафатто Л., Греко Л., Вариационная модель, основанная на изогеометрической интерполяции для анализа
тел с трещинами, Международный журнал инженерных наук 80 (2014) 173–188.
КОНСТРУКЦИЯ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ, ВСТАВЛЕННЫХ В БЕТОННУЮ КЛАДКУ
ВВЕДЕНИЕ
Анкерные болты предназначены для передачи нагрузок на кладку от таких приспособлений, как ригели, пороги и несущие плиты.И сдвиг, и растяжение передаются через анкерные болты, чтобы противостоять расчетным силам, таким как подъем из-за ветра в верхней части колонны или стены или вертикальные гравитационные нагрузки на ригели, поддерживающие балки или фермы (см. Рисунок 1). Величина этих нагрузок значительно варьируется в зависимости от области применения.
Настоящий ТЭК обобщает требования к правильному проектированию, детализации и установке анкерных болтов, заделанных в бетонную кладку, на основе положений Строительных норм и правил для каменных конструкций издания 2013 г. (см.1). Следует отметить, что в редакциях Международного строительного кодекса и Международного жилищного кодекса 2012 года (ссылки 3 и 4) содержатся ссылки на положения редакции строительных норм и правил для каменных конструкций 2011 года (ссылка 5), которые не содержат существенных отличий от следуя методологиям анализа и проектирования.
Рисунок 1 – Расчетные нагрузки анкеровкиТипы и конфигурации анкеров
Анкерные болты в целом можно разделить на две категории: закладные анкерные болты, которые закладываются в раствор во время строительства кладки; и анкеры после установки, которые устанавливаются после возведения кладки.Установленные анкеры достигают сопротивления сдвигу и растяжению (вытягиванию) за счет расширения по каменной кладке или гильзам, либо путем склеивания с помощью эпоксидной смолы или других клеев. Конструкция анкеров после установки должна соответствовать документации производителя анкеров и выходит за рамки данного ТЭК.
Конфигурации анкерных болтов, на которые распространяются требования Строительных норм для каменных конструкций, относятся к одной из двух категорий:
- Анкеры с гнутым стержнем, в состав которых входят обычные J- и L-болты, представляют собой стальные стержни с резьбой с крючками на конце, встроенными в кладку.Анкерные болты с гнутым стержнем должны соответствовать требованиям к материалам Стандартных технических условий на углеродистую конструкционную сталь, ASTM A36 / A36M (ссылка 6).
- Анкеры с головкой включают обычные болты с квадратной или шестигранной головкой с резьбой, но также включают пластинчатые анкеры (где к концу болта приваривается стальная пластина). Анкерные болты с головкой должны соответствовать требованиям Стандартных технических условий на болты и шпильки из углеродистой стали, предел прочности при растяжении 60 000 фунтов на кв. Дюйм, ASTM A307, класс A (ссылка 7).
Для других конфигураций анкерных болтов, включая анкеры после установки, расчетные нагрузки определяются путем испытания минимум пяти образцов в соответствии со Стандартными методами испытаний прочности анкеров в бетонных и каменных элементах, ASTM E488 (см.8) при нагрузках и условиях, которые соответствуют предполагаемому использованию. Допустимые расчетные значения напряжений ограничиваются 20% от средней испытанной прочности анкерных болтов. В соответствии с положениями расчета прочности номинальная расчетная прочность ограничивается 65% от средней испытанной прочности.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ДЕТАЛЬНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ
Строительные нормы и правила для каменных конструкций (ссылка 1) содержат положения о конструкции анкерных болтов как для расчета допустимого напряжения, так и для методов расчета прочности (главы 2 и 3, соответственно).Обзор этих принципов проектирования можно найти в документах «Расчет допустимого напряжения бетонной кладки», TEK 14-7C, и «Положения по расчету на прочность для бетонной кладки», TEK 14-4B (ссылки 9, 10). Обратите внимание, что глава 5 кодекса также включает предписывающие критерии для крепления пола и крыши, которые применимы к эмпирически спроектированной каменной кладке, но эти положения здесь не рассматриваются.
Хотя многие требования к конструкции анкера различаются в зависимости от методов расчета допустимого напряжения и прочности, некоторые положения обычно являются общими для двух подходов к проектированию.Следующее обсуждение и темы относятся к анкерам, спроектированным с использованием методов расчета допустимого напряжения или прочности.
Эффективная площадь анкерных болтов
Для обоих методов проектирования чистая площадь анкерного болта, используемая для определения расчетных значений, представленных в данном ТЭК, принимается равной следующему, что учитывает уменьшение площади из-за наличия анкерной резьбы:
Анкер ½ дюйма = 0,142 дюйма ² (91,6 мм²)
дюйма анкер = 0,226 дюйма ² (145,8 мм²)
¾ дюймаанкер = 0,334 дюйма² (215,4 мм²)
дюйма анкер = 0,462 дюйма² (298,0 мм²)
Эффективная длина заделки
Минимальная эффективная длина заделки анкерных болтов составляет четыре диаметра болта (4 d b ) или 2 дюйма (51 мм), в зависимости от того, что больше (см. Рисунок 2). Длина заделки болтов с головкой, l b , измеряется параллельно оси болта от поверхности кладки до опорной поверхности головки болта. Для анкеров с гнутым стержнем эффективная длина заделки измеряется параллельно оси болта от поверхности кладки до опорной поверхности на изогнутом конце минус один диаметр анкерного болта.
Рисунок 2 – Минимальная эффективная длина заделкиРазмещение
Анкерные болты должны быть заделаны в цементный раствор, за исключением того, что анкеры диаметром ¼ дюйма (6,4 мм) разрешается размещать в стыках слоя раствора толщиной не менее ½ дюйма (12,7 мм). За исключением анкеров, установленных в стыках раствора, минимальный зазор составляет ¼ дюйма.(6,4 мм) и ½ дюйма (12,7 мм) требуется между анкерным болтом и ближайшей поверхностью кладки для мелкого и крупного раствора, соответственно. Это требование применяется к анкерным болтам, встроенным в верхнюю часть элемента кладки, а также к анкерным болтам, проходящим через лицевые оболочки кладки, как показано на Рисунке 2. Хотя исследования (ссылка 11) показали, что установка анкеров в отверстия слишком большого размера на лицевой стороне кирпичной кладки Оболочки не оказывают значительного влияния на прочность или характеристики анкеров по сравнению с теми, которые помещаются в отверстия, лишь немного превышающие диаметр анкера, кодекс решил сохранить эти требования к зазору в качестве удобного средства проверки того, что цементный раствор должным образом закрепился вокруг анкерного болта. .
Несмотря на то, что при типичном проектировании каменной кладки они редко контролируются, Строительные нормы и правила для каменных конструкций также требуют, чтобы расстояние между параллельными анкерами было, по крайней мере, равным диаметру анкера, но не менее 1 дюйма (25,4 мм), чтобы гарантировать адекватность эффективность анкера и уплотнение раствора вокруг анкера.
Существующие нормы кладки не учитывают допуски для установки анкерных болтов. При отсутствии таких критериев строительные допуски, используемые для размещения структурной арматуры, могут быть изменены для применения к анкерным болтам.Чтобы анкерные болты были правильно выровнены во время заливки раствора, можно использовать шаблоны, чтобы удерживать болты с необходимыми допусками. Шаблоны, которые обычно изготавливаются из дерева или стали, также предотвращают протекание раствора в тех случаях, когда анкеры выступают со стороны стены.
Расчетные площади сдвига и растяжения
Предполагаемая площадь прорыва при растяжении A pt и прогнозируемая площадь прорыва при сдвиге A pv для анкеров с головкой и изогнутой балкой определяются уравнениями 1 и 2 следующим образом:
Расстояние до кромки анкерного болта, , и , измеряется в направлении приложенной нагрузки от центра анкерного болта до края кладки.Когда площади проекции соседних анкерных болтов перекрываются, часть площади перекрытия уменьшается наполовину для расчета A pt или A pv , как показано на рисунке 3. Любая часть площади проекции, которая Попадание в открытую ячейку, открытую сердцевину, открытый стык головки или выход за пределы элемента кладки вычитается из расчетного значения A pt и A pv . Графическое изображение конуса отрыва при растяжении показано на рисунке 4.
Рисунок 3 – Уменьшение площади проекции при перекрытии конусов разрушения Рисунок 4 – Конус предполагаемого разрушения анкерного болтаРАСЧЕТ ДОПУСТИМОГО НАПРЯЖЕНИЯ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ
Напряжение
Допустимая осевая растягивающая нагрузка Ba для анкерных болтов с головкой и изогнутой балкой принимается как меньшая из Уравнения 3, допустимая осевая растягивающая нагрузка, определяемая разрывом кладки, и Уравнения 4, допустимая осевая растягивающая нагрузка, определяемая податливостью анкера.Для анкеров с гнутым стержнем допустимая осевая растягивающая нагрузка также должна быть меньше, чем определяемая по уравнению 5 для вытягивания анкера.
Ножницы
Допустимая нагрузка на сдвиг, B v , для анкерных болтов с головкой и изогнутой балкой принимается как наименьшее из уравнения 6, допустимая нагрузка на сдвиг, определяемая разрывом кладки, уравнение 7, допустимая нагрузка на сдвиг, определяемая раздавливанием кладка, уравнение 8, допустимая нагрузка сдвига, определяемая выступом кладки, и уравнение 9, допустимая нагрузка сдвига, определяемая податливостью анкера.
Комбинированный сдвиг и растяжение
Анкерные болты, подвергающиеся комбинированному осевому растяжению и сдвигу, также должны удовлетворять следующему уравнению единства:
Взаимосвязь между прилагаемыми растягивающими и касательными нагрузками по сравнению с допустимыми растягивающими и сдвигающими нагрузками показана на Рисунке 5.
Рисунок 5 – Конфигурация для примера конструкцииПРОЧНОСТЬ АНКЕРНЫХ БОЛТОВ
Расчетные положения для анкерных болтов, использующие метод расчета прочности, почти идентичны тем, которые используются для расчета допустимого напряжения, с соответствующими изменениями для преобразования требований для получения расчетной прочности на номинальное осевое растяжение и сдвиг.Коэффициенты снижения прочности Φ для использования в уравнениях с 11 по 18 принимаются равными следующим значениям:
- , когда номинальная прочность анкера контролируется прорывом кладки, раздавливанием кладки или отрывом анкера, Φ принимается равным 0,50,
- , когда номинальная прочность анкера контролируется текучестью анкерного болта, Φ принимается равным 0,90,
- , когда номинальная прочность анкера контролируется вырывом анкера, Φ принимается равным 0,65.
Напряжение
Номинальная осевая прочность на растяжение, B и , для анкерных болтов с головкой и изогнутой балкой принимается как меньшее из Уравнения 11, номинальной осевой прочности на растяжение, определяемой прорывом кладки, и Уравнения 12, номинальной осевой прочности на растяжение, регулируемой якорь податливый.Для анкеров с гнутым стержнем номинальная осевая прочность на растяжение также должна быть меньше, чем значение, определенное уравнением 13 для выдергивания анкера.
Ножницы
Номинальная прочность на сдвиг Bvn для анкерных болтов с головкой и изогнутой балкой принимается как наименьшее из Уравнения 14, номинальное сопротивление сдвигу, определяемое разрывом кладки, Уравнение 15, номинальное сопротивление сдвигу, определяемое раздавливанием кладки, Уравнение 16, номинальная прочность на сдвиг, определяемая выступом кладки, и уравнение 17, номинальная прочность на сдвиг, определяемая податливостью анкера.
Комбинированный сдвиг и растяжение
Как и в случае расчета допустимого напряжения, анкерные болты, подвергающиеся комбинированному осевому растяжению и сдвигу, также должны удовлетворять следующему уравнению единства:
ПРИМЕР КОНСТРУКЦИИ
Два ½ дюйма (12.Анкеры с головкой 7 мм) представляют собой болтовое соединение балки крыши со стороной кирпичной стены 8 дюймов (203 мм), см. Рисунок 5 ниже. Стена имеет минимальную заданную прочность на сжатие f ’ м 2000 фунтов на кв. Дюйм (13,8 МПа). Болты имеют эффективный предел текучести 60 ksi (413,7 МПа) при эффективной длине заделки и расстоянии между болтами 6 дюймов (50,8 мм).
Расчет допустимого напряжения
Можно предположить, что D + L R является основной комбинацией нагрузок.При этом общая расчетная сила сдвига для соединения составляет 1600 фунтов (7,12 кН), при этом каждый анкерный болт выдерживает половину общей нагрузки. Как это типично для болтовых соединений, подверженных сдвигу, нагрузка передается на расстоянии смещения, е, которое эквивалентно дополнительной толщине ригеля и соединительных элементов. Эта эксцентрическая нагрузка создает пару сил с растягивающими усилиями в анкере и опоре каменной стены. Используя инженерные решения, плечо момента может быть приблизительно равно расстояния от центральной линии болта до края ригеля, обозначенного для этого примера как x .Силу индуцированного натяжения всего соединения можно рассчитать следующим образом:
Используя уравнение 1, можно определить площадь прорыва при растяжении для каждого болта, равную 113,10 дюйм² (729,68 см²), однако из-за близости болтов друг к другу существует перекрытие в предполагаемой области прорыва. Чтобы учесть это, при анализе отдельного болта необходимо уменьшить предполагаемую площадь прорыва на половину площади перекрытия.Измененная площадь проекции для каждого болта становится:
Используя приведенное выше уравнение, значение модифицированного A pt составляет 90,99 дюйма² (578,03 см²).
В свою очередь, прочность на растяжение в осевом направлении контролируется либо разрывом кладки (уравнение 3), либо текучестью анкера (уравнение 4) и определяется следующим образом (уравнение 5 явно относится к анкерам с гнутым стержнем и не требует проверки):
В этом примере прочность на растяжение в осевом направлении контролируется прочностью на отрыв кирпичной кладки, B ab .
Аналогичным образом, чтобы определить допустимую прочность на сдвиг, обычно рассчитывают площадь прорыва при сдвиге для каждого анкера. В этом конкретном примере, учитывая направление сдвиговой нагрузки и большое краевое расстояние, сдвиг кладки не будет определяющим режимом разрушения. Расчетные значения прочности на раздавливание кирпичной кладки (уравнение 7), вырыв анкера (уравнение 8) и деформацию анкера (уравнение 9) составляют:
В этом случае прочность на сдвиг каждого анкера контролируется прочностью кирпичной кладки на раздавливание, B vc .
Проверка комбинированных эффектов нагрузки для отдельного анкера по уравнению 10 дает следующее:
Поскольку отношение потребности к мощности меньше 1,0, конструкция удовлетворяет.
Прочность конструкции
Предполагается, что управляющая комбинация нагрузок для соединения составляет 1,2 D +1,6 L R .При этом влияние эксцентрической сдвигающей нагрузки анализируется аналогично примеру расчета допустимого напряжения, в результате чего учитывается растягивающая сила 2688 фунтов (11,96 кН), действующая на все соединение. Факторная нагрузка сдвига, действующая на соединение, составляет 2240 фунтов (9,96 кН).
Снова, цитируя уравнение 1 и модифицируя его для перекрытия проецируемой зоны прорыва, A pt для каждого анкерного болта оказывается равным 90,99 дюйма² (578,03 см²). Обратитесь к примеру расчета допустимого напряжения для пояснения.
Осевая прочность на растяжение, определенная путем расчета прорыва кладки (уравнение 11) и текучести анкера (уравнение 12), выглядит следующим образом (как и раньше, уравнение 13 не нужно проверять, поскольку оно применимо только к анкерам с гнутым стержнем):
Номинальная осевая прочность на растяжение определяется податливостью анкера, B и .
Номинальная прочность на сдвиг контролируется дроблением кладки (уравнение 15), вытягиванием анкера (уравнение 16) и податливостью анкера (уравнение 17) и проверяется следующим образом (как объяснялось ранее, для этого примера геометрия стены и направление нагрузки указывают на сдвиг. прорыв будет маловероятным режимом отказа):
В этом примере номинальная прочность на сдвиг для каждого анкера контролируется дроблением кладки, B vnc .
Применение соответствующих коэффициентов снижения прочности Φ = 0,9 для анкера, податливого под действием растягивающих нагрузок и Φ = 0,5 для дробления кирпичной кладки под действием сдвигающих нагрузок, и проверка комбинированных эффектов нагрузки для отдельного анкера по уравнению 18 дает следующее:
При соотношении спроса и мощности менее 1,0 конструкция удовлетворяет.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
A b = площадь поперечного сечения анкерного болта, дюйм² (мм²)
A pt = площадь проекции на поверхность кирпичной кладки правого кругового конуса для расчета прочности анкерного болта на разрыв при растяжении, дюйм² (мм²)
A pv = площадь проекции половины правильного кругового конуса на поверхность кладки для расчета прочности анкерных болтов на срез, дюйм.² (мм²)
B a = допустимое осевое усилие на анкерный болт, фунт (Н)
B ab = допустимая осевая растягивающая нагрузка на анкерный болт при вырыве кладки, фунт (Н)
B an = номинальная осевая прочность анкерного болта, фунт (Н)
B anb = номинальная осевая прочность на растяжение анкерного болта при вырыве кладки, фунт (Н)
B anp = номинальное сопротивление растяжению анкерного болта в осевом направлении при вытягивании анкера, фунт (Н)
B и = номинальное сопротивление растяжению анкерного болта в осевом направлении при подаче стали, фунт (Н)
B ap = допустимая осевая растягивающая нагрузка на анкерный болт, когда регулируется вытяжкой анкера, фунт (Н)
B as = допустимая осевая растягивающая нагрузка на анкерный болт, когда регулируется податливостью стали, фунт (Н)
B v = допустимое поперечное усилие на анкерный болт, фунт (Н)
B vb = допустимая поперечная нагрузка на анкерный болт, когда регулируется разрывом кладки, фунт (Н)
B vc = допустимый сдвиг нагрузка на анкерный болт при раздавливании кирпичной кладки, фунт (Н)
B vn = номинальное сопротивление сдвигу анкерного болта, фунт (Н)
B vnb = номинальное сопротивление сдвигу анкерного болта при регулировании разрыв кирпичной кладки, фунт (Н)
B vnc = номинальная прочность на сдвиг анкерного болта при раздавливании кирпичной кладки, фунт (Н)
B vnpry = номинальная прочность на сдвиг анкерного болта, когда регулируется анкером. , фунт (Н)
B vns = номинальная прочность на сдвиг анкерного болта в зависимости от текучести стали, фунт (Н)
B vpry = допустимая срезающая нагрузка на анкерный болт, когда gov с усилием анкера, фунт (Н)
B vs = допустимая поперечная нагрузка на анкерный болт, когда регулируется податливостью стали, фунт (Н)
b a = необработанная осевая сила на анкерный болт, фунт (Н)
b af = усредненное осевое усилие в анкерном болте, фунт (Н)
b v = срезное усилие на анкерный болт без учета фактора, фунт (Н)
b vf = факторфактор усилие сдвига в анкерном болте, фунт (Н)
d b = номинальный диаметр анкерного болта, дюймы(мм)
e = эксцентриситет приложенных нагрузок к болтовому соединению, дюймы (мм)
e b = выступающая длина ноги анкера с изогнутой штангой, измеренная от внутреннего края анкера в точке изгиба до самой дальней точки анкера в плоскости крюка, дюймы (мм)
f ‘ м = заданная прочность кладки на сжатие, фунт / кв. дюйм (МПа)
f y = заданный предел текучести стали для анкеров, фунт / кв. дюйм (МПа) )
l b = эффективная длина заделки анкерных болтов, дюйм.(мм)
l be = расстояние до края анкерного болта, измеренное в направлении нагрузки, от края кладки до центра поперечного сечения анкерного болта, дюймы (мм)
s = расстояние между анкерами, дюймы (мм)
x = глубина от центральной линии анкера до края ригеля
Φ = коэффициент уменьшения прочности
Список литературы
- Требования Строительных норм для каменных конструкций, TMS 402-13 / ACI 530-13 / ASCE 5-13, Отчет Объединенного комитета по стандартам каменной кладки, 2013.
- Спецификация для каменных конструкций, TMS 605-13 / ACI 530.1-13 / ASCE 6-13, Отчет Объединенного комитета по стандартам каменной кладки, 2013 г.
- Международный Строительный Кодекс, Международный Совет Кодекса, 2012.
- Международный жилищный кодекс, Международный совет по кодам, 2012 г.
- Строительные нормы и правила для каменных конструкций, TMS 402-11 / ACI 530-11 / ASCE 5-11, Сообщено Объединенным комитетом по стандартам каменной кладки, 2011. Стандарт
- для углеродистой конструкционной стали, ASTM A36-12, ASTM International, 2012. Стандарт
- для болтов и шпилек из углеродистой стали, предел прочности при растяжении 60 000 фунтов на кв. Дюйм, ASTM A307-12, ASTM International, 2012.
- Стандартные методы испытаний прочности анкеров в бетонных и каменных элементах, ASTM E488-10, ASTM International, 2010.
- Расчет допустимого напряжения бетонной кладки, TEK 14-7C, Национальная ассоциация бетонных кладок, 2011.
- Положения по расчету прочности для бетонной кладки, TEK 14-4B, Национальная ассоциация бетонных кладок, 2008.
- Испытание анкерных болтов в кладке из бетонных блоков, Таббс, Дж. Б., Поллок, Д. Г., и Маклин, Д. И., The Masonry Society Journal, 2000.
NCMA TEK 12-3C, редакция 2013 г.
NCMA и компании, распространяющие эту техническую информацию, не несут никакой ответственности за точность и применение информации, содержащейся в этой публикации.
Исследование влияния изотропного начального напряжения на характеристики анкеровки саморасширяющихся болтов
Для изучения характеристик анкеровки нового типа саморасширяющейся высокопрочной технологии предварительного сжатия с большим количеством расширительного агента ( ω ≥ 5) цементный раствор для закрепления твердых тел в условиях замкнутой окружающей горной породы, разработаны устройства для закрепления массива горных пород и методы, имитирующие напряжение на месте, а также проводится мониторинг в реальном времени напряжения расширения и испытания на вырыв анкера. .Результаты показывают, что внутреннее напряжение на границе раздела имеет эффект потерь с течением времени, и значение потери напряжения показывает линейную тенденцию к увеличению с дозировкой, но скорость потерь показывает линейную уменьшающуюся взаимосвязь с дозировкой. В данной статье определяется согласованное дополнительное напряжение и получен закон его временной и пространственной эволюции в массиве горных пород. Указывается, что существует разница во времени задержки между пиком внутреннего межфазного напряжения и пиком согласованного дополнительного напряжения, что объясняет его механический механизм с точки зрения передачи напряжения.Сильное ограничение герметизирующей секции отверстия анкера заставляет твердое тело анкера образовывать микрорасширенную головку в форме челнока с тонкими концами и средним барабаном под действием растягивающего напряжения. В процессе волочения микрорасширенная головка «застревает» в анкерном отверстии и перемещается вверх, создавая уникальный «эффект грузовой платформы» анкерной системы. И получена механическая схема этого эффекта. Отмечается, что этот эффект может значительно улучшить пластичность анкерной системы и предельное значение энергопотребления повреждений.Разработана модель прогнозирования предельной силы выдергивания самораскрывающихся болтов. Следует отметить, что начальное значение ограничивающего напряжения экспоненциально влияет на конечную силу отрыва. Это показывает, что окружающая порода с сильными ограничениями может значительно увеличить предельное сопротивление выдергиванию болта. Введены коэффициент саморасширяющегося упрочнения λ и коэффициент влияния напряжения окружающих горных пород k , установлены механическая формула интерфейса болта и уравнение энергии саморасширяющейся анкерной системы, а выполнимость формулы подтверждена пример расчета.Сделан вывод, что предельное сопротивление выдергиванию анкеровки с ω = 30 увеличивается в 3,38 раза по сравнению с обычным анкерным креплением при начальном ограничивающем напряжении 0,7 МПа, предпиковое смещение болта увеличивается в 2,08 раза. , а предпиковое энергопотребление анкерной системы увеличено в 7,34 раза. Стоимость увеличилась только на 0,023% на основе литературного примера.
1. Введение
Функция болтовой опорной системы заключается в закреплении и укреплении глубокой скальной области подземной пещеры, которая играет важную роль в обеспечении безопасности в области геотехнической инженерии [1].Это была тенденция к разработке высокопрочных болтов, которые адаптируются к различным сложным геологическим условиям.
Некоторые исследователи начали с анкерных материалов и методов затирки и провели множество связанных исследований. Обычный анкерный раствор модифицирован для улучшения его анкерных характеристик. Установлено, что цементная эмульсия в качестве анкерного материала может улучшить начальную прочность анкерных стержней при полевых и лабораторных испытаниях [2]. Анкерные характеристики гипсобокситового раствора увеличены на 39.6% по сравнению с обычным строительным раствором, он обладает хорошей текучестью, быстрым схватыванием, микрорасширением, ранней прочностью и высокими прочностными характеристиками [3]. Добавляя определенное количество жестких частиц к цементному материалу для повышения прочности на сдвиг границы раздела [4], другими словами, анкерный агент с высоким содержанием песка и окружающая порода с хорошей целостностью могут эффективно улучшить силу сцепления с поверхностью окружающая скала [5]. В опоре из мягкой скальной породы вокруг глубокого проезжей части предлагается предварительная затяжка полимерного анкера под высоким давлением со сжатым цементирующим телом.По сравнению с традиционным анкеровкой на растяжение, предлагаемая предварительная затяжка под высоким давлением с анкеровкой из предварительно сжатой цементной смолы обеспечивает максимальную несущую способность [6]. В то же время, метод цементирования может улучшить силу трения между цементным раствором и горной породой и почвой [7]. По сравнению с заливкой самотеком, контактное напряжение скальной цементной смеси с цементным раствором под высоким давлением и трещинами в породе, когда раствор вводится в грунт под давлением, не только увеличивает диаметр твердого анкерного раствора и прочность сцепления твердого раствора для цементного камня [ 8], но также значительно уменьшает пустоты, вызванные пузырями в твердом анкерном растворе под давлением.Следовательно, он имеет более высокую плотность и прочность на сжатие, что значительно улучшает сопротивление выдергиванию анкеров для цементирования под давлением [9].
Также было сделано много исследований по оптимизации конструкции анкерного стержня для улучшения сопротивления выдергиванию. Энергопоглощающий анкерный стержень был разработан на основе энергетического принципа. Испытание на статическое растяжение и испытание на динамическое падение показали, что энергопоглощающий анкерный стержень обладает большой несущей способностью и деформирующей способностью.Поглощая большое количество энергии для поддержания устойчивости окружающей породы, он противодействует взрывоопасности и сжатию породы в процессе подземных выработок [10]. Используя новый тип бамбукового болта из углеродного волокна в качестве анкерного стержня, были изучены режимы разрушения и характеристики крепления бамбукового анкерного стержня Moso из углеродного волокна при различных длинах анкеровки L и диаметрах анкерных стержней, а также виды разрушения и предельная несущая способность. бамбукового анкерного стержня из углеродного волокна в различных испытательных партиях [11].Чтобы решить серьезную проблему устойчивости, вызванную высоким напряжением в окружающей горной породе, предлагается новый анкерный болт текучести – анкерные анкерные болты, работающие на растяжение и сжатие, которые могут значительно улучшить предельную несущую способность закрепленной секции и адаптироваться к большая деформация горного массива [12]. Некоторые исследователи изучали окончательный опорный эффект суперпредварительно напряженных болтов, который может улучшить распределение напряжений в окружающей горной породе и помочь оптимизировать параметры опоры и улучшить несущую способность кровли [13].Исследователи использовали численные методы для изучения характеристик анкеровки надувных анкеров для стальных труб. Анализируются расширение анкерного стержня надувной стальной трубы, распределение контактного напряжения, а также изменение среднего контактного напряжения и площади контакта во время установки [14]. Был предложен новый тип надувной системы анкеровки и проведены исследования ее анкерных характеристик. Он также имеет преимущества в том, что он пригоден для вторичной переработки, многоразового использования и быстро формирует анкерную силу [15].На основе прозрачного синтетического грунта разработана улучшенная система измерения трехмерного смещения, которая моделирует поле высокого напряжения, используя теорию о том, что сила фильтрации увеличивает эффективное мертвое напряжение грунта, обеспечивая новый метод мониторинга взаимодействия. между горной породой и грунтовым массивом, а также улучшение несущей конструкции [16, 17].
Расширяющий агент – очень эффективная смесь для предотвращения растрескивания из-за самопроизвольной усадки при высыхании [18].Тэ и Квон обобщают химический состав сульфоалюмината кальция и расширительных агентов на основе извести, а также обсуждают механизм расширения, химическое предварительное напряжение и типичные свойства расширяющегося цементного бетона [19]. Создана математическая модель самопроизвольной деформации бетона с MgO в качестве расширительного агента, которая четко выявляет характеристики самопроизвольной деформации бетона с MgO в качестве расширительного агента [20]. Было изучено влияние условий прокаливания на микроструктуру, гидратационную активность и характеристики расширения MgO-типа расширительного агента MEA, и была предложена новая модель расширения MgO [21].На основе изотермической калориметрии и термогравитационного анализа было изучено гидратационное поведение CEA в цементном растворе, проанализирована кинетика гидратации, рассчитана кажущаяся энергия активации гидратации CEA и создана химико-механическая модель для прогнозирования характеристик расширения и трещиностойкость бетона, содержащего РЭА [22]. Когда количество HCSA составляет 7-8% от веса клеящего материала, он может обеспечить благоприятную компенсацию усадки и сопротивление раннему растрескиванию, а влияние SHRCC на осадки и прочность на сжатие незначительно [23].Было обнаружено, что для уменьшения усадки HPC способ в сочетании с расширительным агентом и агентом, уменьшающим усадку, работает хорошо. Модель JCI может использоваться для прогнозирования самопроизвольной усадки. Учитывая влияние EA и SRA, введение поправочного коэффициента может повысить точность модели JCI [24]. HPC имеет риск преждевременного растрескивания из-за развития самопроизвольной усадки, а добавление EXA может значительно снизить самопроизвольную усадку и напряжение собственного растяжения [25].Бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC), такой как заполненная бетоном стальная труба, готовится с использованием комбинации легкого заполнителя (LWA) и расширительного агента CaO (EA). Объемная стабильность UHPC от LWA и EA оценивалась систематически, и определялось напряжение расширения стальной трубы, заполненной UHPC [26]. Между тем, чтобы обеспечить отличную морозостойкость наружного бетона Китайской плотины Лонгтан, был использован новый тип бетона, уплотненного роликами, содержащий расширительный агент MgO (HNM), для получения коэффициента долговечности, превышающего D-300 [27].Чтобы избежать чрезмерного расширения бетона с расширительным агентом, ускоритель расширения (на основе сульфоната кальция, CSA) и добавка для уменьшения усадки (супервпитывающий полимер, SAP и агент для уменьшения усадки, SRA) объединяются для достижения предварительного напряжения центрального бетона. около 2,5–3 МПа, но прочность бетона на сжатие по-прежнему составляет около 100 МПа, а бетон обладает высокой устойчивостью к замерзанию-оттаиванию [28]. Некоторые исследователи использовали шлак в качестве источника кальция для приготовления высокопрочных, щелочно-активированных цементирующих материалов из угольного камня и шлака, а также использовали высокоэффективный расширительный агент для бетона, U-образный расширительный агент, для контроля скорости усадки [29].Чтобы изучить влияние UEA и расширительного агента MgO на характеристики разрушения бетона, следует отметить, что тенденция развития параметров разрушения бетона изменяется с возрастом отверждения при различных соотношениях смеси UEA и расширительного агента MgO на основе по микроскопическим экспериментам SEM и XRD [30].
В то же время расширительный агент также играет важную роль в замене вредных традиционных технологий газовой очистки. SCDA представляет собой разновидность цементного порошка, в основном состоящего из негашеной извести (CaO), которая вызывает огромное давление расширения при контакте с водой в ограниченных условиях.Следовательно, нагнетая SCDA в ствол горной массы, огромная сила расширения, создаваемая реакцией, может быть использована для щебня [31]. Однако в глубоких подземных условиях давление расширения, создаваемое SCDA, является медленным, и разрыв трещины будет значительно задерживаться [32]. Невзрывные методы имеют преимущества в снижении шума, вибрации и выбросов пыли при сносе крупных бетонных конструкций. Средство для бесшумного удаления химикатов (SCDA) вводится в отверстия, просверленные в бетонной конструкции.Цель разрушения бетона достигается за счет зарождения и распространения трещин, вызванных медленным расширением SCDA [33]. Основываясь на испытании 33 видов неармированных блоков с разной прочностью с добавкой разрывающего расширения, было проанализировано возникновение и распространение трещин, и было указано, что материалу с более высокой прочностью требуется больше времени для образования первой трещины [34]. Для подводного гидроразрыва горных пород была проведена серия экспериментов для изучения характеристик гидроразрыва улучшенного SCDA в насыщенном массиве горных пород.Было обнаружено, что время зарождения трещин, а также общая длина и объем сети трещин зависят от насыщенного порового флюида породы. И направление трещины также изменяется в зависимости от насыщенной жидкости [35]. Чтобы понять характеристики разрушения SCDA в условиях напряжения на месте, преобладающего в среде ISL, некоторые исследователи использовали код потока частиц (PFC3D 5.0) для создания трехмерной числовой модели заряда SCDA и изучили механизм разрушения заряда SCDA. при различных ограничивающих давлениях [36].Чтобы решить проблему, заключающуюся в том, что обычный бесшумный химический демонтаж (SCDA) трудно использовать во влажной или верхней наклонной скважине, компоненты обычного SCDA оптимизированы, а инновационный фильтрующий элемент SCDA, который называется саморасширяющимся фильтрующим элементом. (SSC) предлагается. Изучены расширяемость и механические свойства нового типа SSC [37].
Авторы добавляют расширительный агент с высоким содержанием (более 5%) в цементный раствор и используют его в качестве анкерного материала, чтобы предложить технологию анкеровки саморасширяющимися болтами.Как показано на рисунке 1, уравнение химической реакции выглядит следующим образом: ①CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 ; ②Al 2 O 3 + 3 (CaSO 4 · 2H 2 O) + 3Ca (OH) 2 + 23H 2 O = 3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O (эттрингит). Объем образовавшейся твердой фазы эттрингита увеличивается примерно в 2 раза по сравнению с исходным размером без боковых ограничений [32]. Под влиянием окружающей породы стенки поры увеличенный объем создает огромное напряжение расширения.Между тем, твердое тело анкера предварительно нагружено силой реакции ограничения окружающей породы, что значительно увеличивает силу сдвига на границе раздела и, таким образом, значительно увеличивает тянущее усилие.
В этой статье будут дополнительно изучены закон эволюции напряжения расширения, характеристики разрушения чертежа, предельная сила растяжения и модель механики интерфейса саморасширяющейся системы анкерного крепления болта в условиях изотропного напряжения грунта, чтобы заложить основу для этого приложения и популяризация технологии.
2. Исследование и разработка экспериментальной схемы и устройства
2.1. Исследования и разработка испытательного оборудования
Авторы предлагают устройство и метод для анкеровки горных пород в условиях моделируемого напряжения грунта (номер патента на изобретение: CN201711079426.0), как показано на рисунке 2, а подробная структура и описание устройства показаны на Рисунок 3.
2.2. Схема испытаний
(1) Цель испытания Изучены закон эволюции и модель прогнозирования силы отрыва саморасширяющихся анкеров при различных боковых ограничениях на склонах песчаника, а также влияние на потери от растягивающего напряжения и его механический механизм. объяснил, предоставляя техническую поддержку для улучшения саморасширяющейся технологии анкеровки.(2) Процесс испытания Подготовка образца: предварительные полевые испытания, показанные на Рисунке 4, показывают, что напряжение расширения передавалось на 100 мм в песчанике, и потери достигли 85%; Итак, песчаник, взятый со склона песчаника в округе Зигуй, в районе водохранилища Три ущелья, превращается в миллиметровые образцы окружающей породы. Компоновка датчика напряжения: датчики напряжения расположены на внутренней и внешней поверхности образца, как показано на рисунке 5. Начальная настройка напряжения: наклон песчаника составляет около 33 метров в высоту, а максимальное значение напряжения грунта после преобразования равно 0.7 МПа; Итак, приняты четыре начальных значения напряжения 0, 0,2 МПа, 0,4 МПа и 0,7 МПа соответственно. Отливка анкерных болтов: при каждом ограничении начального напряжения количество расширительного агента в расширяющемся цементном растворе увеличивалось с = 0 до = 30 с шагом = 5; верхние и нижние порты герметизированы 25 мм быстро схватывающимся и высокопрочным цементным раствором, чтобы лучше сдерживать осевую деформацию, вызванную расширением, а степень сдерживания может достигать 90%. Принципиальная схема отливки анкерного болта представлена на рисунке 6.Мониторинг напряжений: обнаружение в реальном времени согласованного с границами дополнительного напряжения и внутреннего напряжения на границе раздела, из которых нет начального ограничения, и после завершения заливки отслеживается только внутреннее напряжение границы раздела. Определение критического содержания расширительного агента: если образец растрескивается, когда ω = a , добавьте тест ω = (2 a + 5) / 2 на основе дихотомии, чтобы определить критическое содержание расширительного агента ω образца окружающей породы.Вытягивание: после того, как напряжение расширения будет устойчиво развиваться, в содержимом проводится испытание на вытягивание.
3. Анализ закона эволюции напряжения расширения
3.1. Анализ внутреннего напряжения интерфейса при начальных пределах
Во время испытания анализ данных мониторинга показывает, что законы четырех групп планов испытаний схожи, и здесь для анализа выбираются исходные данные с боковым ограничением 0,7 МПа. При начальном ограничении 0,7 МПа кривая эволюции напряжения на внутренней границе раздела показана на рисунке 7.
3.1.1. Подразделение стадии разработки
Согласно анализу на Рисунке 7, внутреннее напряжение на границе раздела разделено на три стадии в соответствии с тенденцией изменения давления расширения во времени. Напряжение внутренней поверхности раздела непрерывно увеличивалось и достигло своего пика примерно через 41 час на стадии роста: напряжение внутренней поверхности раздела продемонстрировало тенденцию к снижению в течение 41–47 часов на стадии потери. Максимальное колебание внутреннего межфазного напряжения составляет всего 0.6% через 47 часов в стабильной стадии, что можно рассматривать как стабильное развитие внутренних межфазных напряжений. Этот этап является этапом инженерных работ.
3.1.2. Анализ причин потери напряжения
Разница между пиковым значением внутреннего межфазного напряжения и стабильным значением напряжения на Рисунке 7 определяется как потеря напряжения. Статистика потери внутренних напряжений на границе раздела для каждого содержимого показана в таблице 1, а схематическая диаграмма причин напряжения показана на рисунке 8.(1) Анализ показывает, что радиальное сжатие происходит после сжатия саморасширяющегося анкерного болта. При этой деформации напряжение со временем будет уменьшаться, когда окружающий образец породы подвергается действию напряжения расширения – происходит крошечное расширение пор, что приводит к деформации выдавливания и соответствующей потере напряжения. В то же время вся система анкеровки будет иметь значительное изменение температуры из-за реакции расширительного агента, и температурное напряжение приведет к потере напряжения, то есть потерянному напряжению.(2) При начальной схеме удержания 0,7 МПа, абсолютное значение потери напряжения каждого содержимого и кривая изменения скорости потери с содержанием показаны на рисунке 9. Анализ показывает, что значение потери напряжения ∆ F имеет тенденция линейного роста с его содержанием, в то время как коэффициент потерь линейно снижается с его содержанием. С инженерной точки зрения, чем ниже коэффициент потери напряжения, тем выше инженерная устойчивость. В то же время это также повысит предсказуемость безопасности сформированной конструкции защиты и уменьшит случайность.
|