Расчет закладной детали в бетоне
Обновлено: 03.05.2024
Господа!
Прошу помочь с формулой (2) в "Рекомендациях по проектированию стальных закладных деталей для железобетонных конструкций":
В схемах, приведенных далее в рекомендациях, показаны закладные с двумя-тремя рядами анкеров. Но что, если рядов больше? Неужели считать по той же формуле? Думается, что z надо заменить на момент сопротивления анкерного поля, который равен (для случая, представленного на рисунке):
Или я неправ и формула верна для любого количества рядов?
Расчет ведется для наиболее напряженного ряда анкеров.
Nan - усилие в наиболее напряженном ряде от расчетного момента, z - плечо пары сил (для наиболее напряженного крайнего ряда это расстояние между крайними анкерами).
Поэтому тут все логично, на мой взгляд.
Добрый день. Прошу прощения за некропостинг, но это дело такое. Ответ так и не найден, проблема требует разрешения.
формула (2) "Рекомендации по проектированию стальных закладных деталей для железобетонных конструкций":
,
где z - расстояние между крайними рядами анкеров, а
- число рядов анкеров вдоль направления сдвигающей силы.
Эта формула при 2-3 рядах анкеров с одинаковым количеством анкеров в ряду дает правильный результат. Но как быть с закладными, где 3 анкера или же 5 рядов? Получается, что усилие на анкер никак не зависит от общего числа анкеров. У меня может быть 2 закладные в каждой три ряда по вертикали, в одной в каждом ряду 2 анкера, а в другой во втором ряду 15 анкеров и все равно усилие на анкер для них будет одинаковым, но ведь это не так. Почему в пункте 4.3 для определения сдвигающего усилия на анкер от крутящего момента используется формула типа:
?
Неужели нельзя применить такой же принцип для ситуации с определением усилия в анкере от изгибащего момента M и отрывающей силы N?
Кто-нибудь занимался расчетом сложных закладных? Где еще можно посмотреть примеры расчета?
именно так.
При действии изгибающего момента второй ряд анкеров начнет работать при потере несущей способности крайнего ряда, а ваша задача этого не допустить.
Учитель младших классов, вечный студент, самый генеральный конструктор.
А почему бы не плясать от представления того, какой формы и в какой последовательности произойдет вырыв бетонного клина, с учетом частичного перераспеределения
благодаря пластичности анкеров? Не догоняю - как можно обсуждать какие то формулы, не представляя себе процесс в реале. Это не у вас фасад с перекрытиями рухнул?
именно так.
При действии изгибающего момента второй ряд анкеров начнет работать при потере несущей способности крайнего ряда, а ваша задача этого не допустить
И приложу к ней изгибающий момент. Можно провести аналогию с работой железобетонного сечения с ненапрягаемой арматурой на стадии до достижения бетоном расчетных сопротивлений (эпюра напряжений треугольником). Арматура (наш анкер) включается в работу сразу же, но степень включения зависит от того, как далеко от нейтральной оси находится наша арматура. Чем дальше, тем выше значение эпюры "эпсион" - относительных деформаций в сечении:
Я думаю, что более правильным было бы считать усилие на на наиболее напряженный анкер по формуле (при условии, что это один изгибающий момент):
,
где z_max - расстояние от центра тяжести анкеров до наиболее удаленного анкера,
n - число акеров,
сумма z_i^2 - сумма квадратов расстояний от центра тяжести анкеров до i-го анкера.
Ну прямая аналогия - расчет усилия на наиболее напряженный болт в соединениях на высокопрочных болтах.
И позволю себе сразу установить правило. Если вам более нечего сказать, как "ну это рекомендации, нужно их соблюдать и раз там такая формула, то так и надо считать", то пожалуйста, не пишите ничего. Это непродуктивно. Я хочу понять суть вопроса (сделать свою программу для расчета закладных, различных конфигураций). Если у вас есть примеры расчета по Евронормам или по ACI - 318, то пожалуйста прикрепите их к этой теме.
Этот пункт расчета относится к проверке прочности анкеров, как металлических конструкций. Речь не идет о расчете на выкалывание, это совершенно другой вопрос и тема не для него.
Рекомендовано к изданию решением секции несущих конструкций научно-технического совета ЦНИИпромзданий Госстроя СССР.
Содержит требования СНиП 2.03.01-84 к проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры; положения, детализирующие эти требования; приближенные способы и примеры расчета, а также рекомендации, необходимые для проектирования.
При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале „Бюллетень строительной техники", „Сборнике изменений к строительным нормам и правилам" Госстроя СССР и информационном указателе „Государственные стандарты СССР" Госстандарта.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие содержит положения по проектированию бетонных и железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений из тяжелых и легких бетонов, выполняемых без предварительного напряжения арматуры.
В Пособии приведены требования СНиП 2.03.01-84 к проектированию упомянутых бетонных и железобетонных конструкций; положения, детализирующие эти требования; приближенные способы расчета, а также дополнительные рекомендации, необходимые для проектирования. Номера пунктов, таблиц и приложений СНиП 2.03.01-84 указаны в скобках.
В каждом разделе Пособия даны примеры расчета элементов наиболее типичных случаев, встречающихся в практике проектирования.
Материалы для проектирования редко встре чающихся ненапрягаемых конструкций (например, данные для арматуры, упрочненной вытяжкой; расчет элементов с арматурой классов A-IV, A-V и A-VI, имеющей условный предел текучести; расчет элементов на выносливость и т.п.) в настоящее Пособие не включены, а приведены в „Пособии по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов" (М., ЦИТП Госстроя СССР, 1986).
В Пособии не приведены особенности проектирования конструкций статически неопределимых и сборно-монолитных, с жесткой арматурой, а также некоторых сооружений (труб, силосов и др.), в частности не рассмотрены вопросы, связанные с определением усилий в этих конструкциях. Эти вопросы освещаются в соответствующих Пособиях и Рекомендациях.
Единицы физических величин, приведенные в Пособии, соответствуют „Перечню единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве". При этом силы выражаются в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры — в мм (в основном для сечений элементов) или в м (для элементов или их участков); напряжения, сопротивления, модули упругости — в мегапаскалях (МПа); распределенные нагрузки и усилия — в кН/м или Н/мм. Поскольку 1 МПа = 1 Н/мм 2 , при использовании в примерах расчета формул, включающих величины в МПа (напряжения, сопротивления и т. п.), остальные величины приводятся только в Н и мм (мм 2 ).
В таблицах нормативные и расчетные сопротивления и модули упругости материалов приведены в МПа и в кгс/см 2 .
В Пособии использованы буквенные обозначения и индексы к ним в соответствии с СТ СЭВ 1565-79. Основные буквенные обозначения применяемых величин приведены в прил. 5. Поскольку для индексов используются только буквы латинского алфавита, соответствующие этим индексам поясняющие слова приняты не русские, а, как правило, английские. В связи с этим в прил. 5 приведены также все примененные индексы и соответствующие им русские поясняющие слова.
Пособие разработано ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (инженеры Б.Ф. Васильев, И.К. Никитин, А.Г. Королькова; канд. техн. наук Л.Л Лемыш) и НИИЖБ Госстроя СССР (доктора техн. наук А.А. Гвоздев, Ю.П. Гуща, А.С. Залесов; кандидаты техн. наук Е.А. Чистяков, П.К. Руллэ, Н.М. Мулин, Л.Н. Зайцев, В.В. Фигаровский, Н.Г. Матков, Н.И. Катин, А.М. Фридман, Н.А. Корнев, Т.А.Кузмич) с участием НИЛ ФХММ и ТП Главмоспромстройматериалов (д-р техн. наук С.Ю. Цейтлин; кандидаты техн. наук Э.Г. Ратц, Я.М. Якобсон; инж. Е.З. Ерманок), КГБ Мосоргстройматериалов (канд. техн. наук B.C. Щукин; инженеры В.Л.Айзинсон, Е.М. Травкин, Б.И. Фельцман), ДИСИ Минвуза УССР (д-р техн. наук В.М. Баташов), Гипростроммаша Минстройдормаша СССР (инженеры Л.А. Волков, М.А. Соломович, Т.П. Заневская) и ЦНИИЭП жилища Госстроя СССР (канд. техн. наук Н.С. Стронгин; инж. Е.М. Сурманидзе).
Как производится расчет закладных деталей
В современном строительстве активно используют ж/б плиты перекрытия или монолитный железобетон при возведении зданий различного назначения от жилых до промышленных, разных масштабов и площадей. Чтоб обеспечить качественное соединение ж/б конструкций и сопутствующих изделий из металла, применяют закладные детали. Выбор этого типа соединения увеличивает качество и долговечность выбранного объекта строительства, делает установку более простой и эффективной. Стоит отметить, что их применение повышает прочных не только монолитных, но и сборных конструкциях, позволяя желать жесткое закрепление без дальнейшей трансформации или обрушения.
Закладная деталь – специальная детали, сделанная из угловых профилей, которая устанавливается в бетонные смеси от них затвердевания. Причем, прочность бетона с закладными деталями значительно выше, чем без них. Можно говорить о высоком качестве и надёжности конструкции. Стержни деталей варьируются по конфигурации: перпендикулярные, наклонные, смешанные и отдельные с резьбой.
Какова область применения закладных деталей? Безусловно, они связана с ЖБК, а значит применяются во всем сферах ее применения в установке, например:
• каналов, шахт, метро, туннелей;
• колонн и диафрагм жесткости;
• фасадных и потолочных систем;
• несущего стенового каркаса здания;
• металлического каркаса;
• лестничных конструкций;
• перекрытий и крыши;
• выполнение проемов окон и дверей.
Как подобрать закладную деталь?
Самым верным и правильным решением является конструкторский расчет закладных деталей, который подробно указа в специальных СНиП 2-21-75. Самостоятельно это сделать очень непросто.
Что ж, рассмотрим в целом, как производится расчет закладных деталей. Учитывают такие факторы, как:
• место установки;
• действующие нагрузки;
• основные параметры конструкции здания или сооружения;
• условия работы бетона на прочность в конкретных природных условиях;
• качества материала анкера – стали.
Различают такие виды деталей, как : с нормальным анкером (высококачественная сталь), с привариванием в тавр и деталь, приваренная внахлестку. Они отличаются в силе, характеристике и месте действия нагрузок .
Расчетом устанавливается толщина пластины, учитывая основные коэффициенты соотношения толщины пластины и диаметра анкера. Предусматривается также касс стали, соответственно, если выбирать класс ниже, характеризующийся прочностью ниже, толщина должна быть увеличена, и наоборот. В основном, применяется сталь класса А2 и А3, самый высокий и качественный показатель А1 применяется я в редких случаях на концах закладных деталей.
Для повышения прочности материала используют закладные детали с пластинами усиления по краям, но этот вид усиления мешает монтажу анкера с хорошей заделкой. Поэтому он должны устанавливаться так, чтоб усиления связывались с арматурой соседней конструкции, заходя на нее и соединяясь.
Расчет закладных деталей индивидуален для каждого из видов:
1. С нормальным анкером необходим расчет на изгибаемый моменты и постоянного действия. Последнее выполняется на основе максимального растягивающего усилия, предельной силы и максимального момента сжатия. Расчет регулируется количество рядом закладных деталей, обычных их не больше четырех, но в условиях сейсмичности или усиленных конструкции, они могут увеличиваться. Сечение всех анкеров равное диаметру наиболее напряженной детали, чтобы обеспечить максимальную прочность.
2. Приваренных внахлестку, выполняется на сдвигающую силу по формуле. Основной расчет базируется на показателе, равном сумме площадей сечения детали.
3. С привариваемыми элементами обеспечивает совместную работу анкера и конструкции только с применение специальной схемы, выбранной по расчету. Толщина закладной детали в этом случае зависит от диаметра стержня и сопротивления стали, которое берется из нормативных документов. Из-за такого риска , как вырывания, иногда условия могут меняться, а толщина и площади изменяться.
Еще одним важным условия для продления надежности и долговечности конструкции является установка закладных деталей. Она может происходить двумя способами: сквозным и слепым. В первом случае конструкция просверливается насквозь, что часто портит ее внешний вид. А вторая вставляется в конструкцию только с одном стороны и имеет одну пластику, в отличие от первого способа, где предусматривается две пластины.
Любая закладная деталь, остающаяся в теле бетона или в кирпичной кладке, изготовливается из металлопроката и имеет определенный вес, разный для каждой из конструкций, ведь используются разные по площади и толщине пластины или уголки, разного диаметра и длины арматурные стержни.
Для чего нужно знать вес закладных деталей?
Масса закладных элементов нужна разным службам и представителям различных специальностей:
- работникам снабжения и кладовщику, чтобы закупить и выдать в работу определенное количество металлопроката по профилям;
- службе готовой продукции, чтобы знать, какой тоннаж металлоизделий изготовлен и отпущен заказчикам;
- заказчику, чтобы понимать, какой вес предстоит получить и сколько денег нужно заплатить;
- сметчику, чтобы правильно применить расценку и подсчитать сметную стоимость установки закладных деталей;
- работникам ОТиЗ для определения трудоемкости изготовления закладных каждого вида отдельно (это важно знать, чтобы верно сформировать уровень зарплаты рабочих, занимающихся изготовлением металлоизделий, остающихся в теле бетона), и пр.
Может возникнуть вопрос: зачем делать расчет веса закладных деталей, если в сериях уже выведена масса каждого изделия? Да, это действительно так, но в сериях тоже могут встречаться ошибки, а иногда при изготовлении случаются замены профилей металлопроката на имеющиеся в наличии, и тогда следует уточнять по факту вес детали. Что касается заказов на индивидуальное изготовление, то здесь расчет веса закладных деталей просто необходим.
Погрешность в определении нескольких закладных изделий в масштабе крупных партий изготовления заводом закладных конструкций могут нанести большой материальный ущерб предприятию.
Какие исходные данные нужны?
Чтобы сделать расчет веса закладных деталей, нужно иметь чертеж или эскиз в двух проекциях, чтобы имелись все параметры:
- длина каждого профиля;
- поперечное сечение каждого элемента;
- количество штук каждого элемента.
После того, когда вся картина состава закладной детали ясна, можно воспользоваться справочной таблицей весов единицы измерения каждого из профилей за погонный метр.
Как сделать расчета веса закладных деталей
По каждой из позиций нужно вес 1-го погонного или квадратного метра металлопроката (это справочные величины) умножить на длину одной позиции (обязательно в метрах) и умножить на количество этих позиций в одной закладной детали. Полученные итоги нужно сложить, сумма весов и даст конечный результат – чистый вес закладной детали.
Пример расчета веса закладной детали
Для примера взята закладная деталь, представляющая собой столик шестью ножками из арматуры периодического профиля Ф18 А-Ш.
Определяем вес пластины. Из справочника узнаем, что 1 м2 листа толщ. в 1 мм весит 7,85 кг.
Площадь пластины составляет 0,35м х 0,4м = 0,14м2
Вес пластины: 0,14м2 х 20мм х 7,85кг = 21,98 кг
Из справочника узнаем вес 1 пм арматуры Ф 18 А-Ш, он равен 2,0 кг
Вес стержней: 2 кг х 0,135м х 6 шт. = 1,62 кг
Общий вес: 1,62 кг + 21,98 кг = 23,6 кг
По такому же принципу определяют вес закладной конструкции любой сложности.
Для расчета объема закупки металлопроката такие подсчеты не годятся, нужно учесть, что при раскрое будут отходы, и подсчитанного таким образом количества не хватит для выполнения заказа – следует прибавить как минимум 4% к каждому виду металлопроката.
Некоторые особенности расчета веса закладных деталей
Если закладная конструкция имеет вырезы, отверстия, то, определяя ее массу, вычитать отходы метала, приходящиеся на вес вырезанного профиля, не нужно, учитывается вес закладной в целом виде.
Часто пластины проектировщики предлагают в усеченном виде, когда форма листа представляет собой не квадрат или прямоугольник, а трапецию, ромб, многоугольник. В этих случаях площадь подсчитывают так:
- при толщине листа до 14 мм для перемножения сторон берут самые длинные стороны, считая фигуру прямоугольником;
- если толщина превышает 14 мм, то высчитывают истинную площадь пластины.
Отверстия, а также усеченные по полкам длины уголков, швеллеров, двутавровых профилей учитываются по самым выступающим точкам, без вычета вырезов. Так правильно выполняется расчет веса закладных деталей.
2.65. Толщина стального профиля или пластины для закладной детали должна удовлетворять условиям прочности, жесткости и условиям технологии сварки.
По условиям жесткости закладной детали толщина пластины должна быть не менее значений, указанных в табл.8.
Класс стали пластины
Минимальная толщина пластины закладных деталей при анкерах, приваренных втавр из арматуры класса
По условиям технологии сварки толщина профиля или пластины должна быть не менее величин, указанных в табл.9 и 10.
Предельные размеры и соотношения
Дуговая под слоем флюса (на сварочных автоматах), соединение типа T-I по ГОСТ 19292-73
Дуговая под слоем флюса (на ручных станках)
Ручная дуговая в раззенкованных отверстиях
Примечание. Толщина пластины может быть уменьшена на 25%, если с внешней ее стороны предусматривается приварка ребер жесткости по линии, соединяющей центры анкерных стержней.
Предельные размеры и соотношения
Контактная рельефно-точечная (одна точка), соединение типа Н-1 по ГОСТ 19292-73
Контактная рельефно-точечная (две точки), соединение типа Н-2 по ГОСТ 19292-73
Ручная дуговая фланговыми швами
Для расчетных закладных деталей стальной лист толщиной менее 6 мм применять не допускается. Толщина стенок или полок сортового или фасонного проката для этих закладных деталей должна быть не менее 5 мм.
При конструировании нерасчетных деталей указанные толщины могут быть уменьшены на 1 мм.
2.66. Анкеры закладных деталей следует конструировать преимущественно из арматурных стержней.
Для анкеров закладных деталей рекомендуется преимущественно применять арматуру периодического профиля классов А-II или А-III. В случае применения для анкеров расчетных закладных деталей арматуры класса A-I необходимо предусматривать на концах анкерных стержней усиления.
Марку арматурной стали для анкеров следует назначать с учетом требований, изложенных в прил.2.
2.67. При конструировании расчетных закладных деталей применяют в основном два типа анкеров:
а) привариваемые к пластине втавр (нормальные анкера), эти анкеры препятствуют отрыву и сдвигу закладной детали;
б) привариваемые к пластине внахлестку (нахлесточные анкеры), эти анкеры препятствуют сдвигу закладной детали.
Конструирование закладных деталей только с нахлесточными анкерами не допускается. Кроме нахлесточных должны предусматриваться также нормальные анкеры, даже если они не требуются по расчету.
Для обеспечения необходимой толщины защитного слоя бетона, более надежной заделки нахлесточного анкера или возможности его размещения нахлесточный анкер рекомендуется отгибать на угол 15-30°. При необходимости по конструктивным соображениям допускается отгибать нахлесточный анкер до 60° по рис.36, а.
Читайте также: