Черт. 76. Схема для расчета на откалывание бетона нормальными анкерами закладной детали

В случае приложения сдвигающей силы к закладной детали с наклонными анкерами, приваренными внахлестку и имеющими на концах усиления (см. п. 5.113), расчет на откалывание бетона производится в соответствии с Рекомендациями, упомянутыми в п. 3.102.

3.109. Если на концах анкеров закладной детали имеются усиления в виде анкерных пластинок или высаженных головок (см. п. 5.113), бетон под этими усилениями проверяется на смятие из условия

, (225)

где , _b — коэффициенты определяемые согласно п. 3.93;

А_loc1  площадь анкерной пластины или сечения высаженной головки за вычетом площади сечения анкера;

N_loc — сила смятия, определяемая следующим образом:

а) для анкеров, приваренных втавр, при l_a  15d:

если вдоль анкера возможно образование трещин от растяжения бетона или в случае применения гладких анкерных стержней  по формуле

N_loc = N_an1; (226)

если образование этих трещин невозможно — по формуле

N_loc = N_an1 ; (227)

б) для анкеров, приваренных втавр, при l_a < 15d значение N_loc определенное по формулам (226) и (227), увеличивается на ;

в) для анкеров, приваренных внахлестку, N_loc определяется по формуле

n_loc = Q_inc. (228)

В формулах (226)  (228):

N_an1, Q_an1  соответственно наибольшее растягивающее и сдвигающее усилия, приходящиеся на один нормальный анкер (см. п. 3.101);

Q_inc  усилие в наклонном анкере.

Формулой (225) можно пользоваться, если толщина анкерной пластины составляет не менее 0,2 ее длины.

3.110. Определение перемещений сварных закладных деталей, расчет наклонных анкеров, приваренных под слоем флюса к пластине под углом более 45, и расчет штампованных закладных деталей производятся согласно Рекомендациям, упомянутым в п. 3.102.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 50. Дано: закладная деталь колонны с приваренным столиком для опирания обвязочных балок, а также расположение и величины нагрузок от обвязочных балок — по черт. 77; анкера из арматуры класса А-III (R_s = 365 МПа); бетон колонны тяжелый класса В20; пластина из стали марки ВСт3кп2 (R_y = 215 МПа).

Требуется запроектировать нормальные анкера закладной детали и определить толщину пластины.

Черт. 77. К примеру расчета 50

Расчет. Принимаем расположение анкеров, как показано на черт. 77. Поскольку все нагрузки действуют в одном направлении и не вызывают кручения, определяем суммарную площадь поперечного сечения анкеров наиболее напряженного верхнего ряда по формуле (211).

Для этого вычислим момент внешних сил:

М = Ql = 150  0,15 = 22,5 кНм.

Принимая z = 0,3м и N = 0, определим наибольшее растягивающее усилие в одном ряду анкеров по формуле (212):

На черт. 77 сдвигающая сила Q = 150 кН, число рядов анкеров n_an = 3.

Сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров, вычислим по формуле (213), принимая N_an = N_an = 75 кН:

Коэффициент  определим по формуле (216).

Так как N_an > 0,  = 0,3

отсюда

Задаваясь диаметром анкеров 16 мм, по табл. 28 при классе бетона В20 и классе арматуры А-III находим  = 0,43, тогда

Принимаем по два анкера в каждом ряду диаметром 18 мм (A_an = 509 мм²).

Проверим значение A_an при коэффициенте, соответствующем принятому диаметру 18 мм, т. е. при  = 0,41:

Оставляем 218.

Определим минимально допустимую длину анкеров без усилений l_an согласно п. 5.112. Для этого вычислим коэффициент ₃:

Значение R_b принимаем с учетом _b2 = 0,9 (нагрузки непродолжительного действия отсутствуют), т.е. R_b = 10,5 МПа.

Определим l_an, предполагая „в запас" _bc < 0,25 R_b, т. е. принимая _an = 0,7, _an = 11:

Учитывая, что площадь A_an принята с запасом, уточним значение l_an:

Поскольку при такой длине анкеров размещение их в колонне невозможно, требуется уменьшить длину анкеров с устройством на концах усилений. Согласно п. 5.113, концы анкеров усиливаем высаженными головками диаметром d_h = 54 мм  3d и проверяем бетон на смятие под головкой и на выкалывание, приняв длину анкеров равной l_a = 250 мм > 10d = 10  18 = 180 мм.

Расчет на смятие производим согласно п. 3.109.

Площадь смятия А_loc1 под высаженной головкой одного анкера равна:

.

Предположим "в запас", что в колонне со стороны закладной детали возможно образование трещин. Тогда, согласно п. 3.109, при l_a = 250 мм < 15 d = 15  18 = 270 мм сила смятия будет равна:

Принимаем максимальное значение _b = 2,5, поскольку расчетная площадь бетона А_loc2 здесь неопределенно велика;  = 1,0.

Проверим условие (225):

т. е. прочность на смятие обеспечена.

Поскольку N_an > 0, расчет на выкалывание производим согласно п. 3.107. Концы анкеров с усилениями не заведены за продольную арматуру колонны, расположенную у противоположной от закладной детали грани колонны, поэтому расчет производим из условия (223).

Вычислим значение A₁ (см. черт. 77):

A₁ = (2  250 + 54) 400 ‑ 2 = 217000 мм².

Усилие N_an = 75 кН приложено в центре тяжести площади А₁, следовательно, е = 0. Для тяжелого бетона ₁ = 0,5.

Проверим условие (223), пренебрегая ,,в запас" сжимающими напряжениями бетона (т. е. ₂ = 1,0) и учитывая _b2 = 0,9 (т. е. R_bt = 0,8 МПа):

₁₂A₁R_bt = 0,5  1  217000  0,80 = 86800 Н > N_an = 75000 Н,

т. е. прочность бетона на выкалывание обеспечена.

Принятые расстояния между анкерами в направлении поперек и вдоль сдвигающей силы, соответственно равные 260 мм > 5d = 5  18 = 90 мм и 150 мм > 7d = 7  18 = 126 мм, удовлетворяют требованиям п. 5.111. Расстояние от оси анкера до грани колонны, равное 70 мм > 3,5d = 3,5  18 = 63 мм, также удовлетворяет требованиям п. 5.111.

Конструкция столика, приваренного к закладной детали, обеспечивает равномерное распределение усилий между растянутыми анкерами и равномерную передачу сжимающих напряжений на бетон, не вызывая изгиба пластины закладной детали. Поэтому толщину этой пластины определим из условия (218), принимая R_sq = 0,58 R_y = 0,58  215 = 125 МПа, а диаметр анкера, требуемый по расчету, равным = 16,9 мм:

t = 0,25 = 0,25  16,9 = 12,3 мм.

Из условия механизированной дуговой сварки под флюсом (см. табл. 52, поз. 1) толщина пластины должна быть не менее 0,65d = 0,65  18 = 11,7 мм.

Принимаем толщину пластины t = 14 мм.

Пример 51. Дано: закладная деталь колонны с приваренным раскосом стальных связей — по черт. 78, а; растягивающая сила в раскосе от действия ветровых нагрузок 270 кН; анкера закладной детали из арматуры класса A-III (R_s = 365 МПа); пластина закладной детали из стали марки ВСт3сп2 (R_y = 215 МПа); бетон колонны тяжелый класса В30; армирование колонны — по черт. 78, б, минимальная продольная сила в колонне 1100 кН; изгибающий момент в колонне на уровне закладной детали в плоскости анкеров 40 кН  м.

Требуется запроектировать анкера закладной детали, определить толщину пластины и проверить прочность окружающего бетона на выкалывание.

Расчет. Принимаем расположение рядов анкеров по вертикали, как показано на черт. 78, в. Усилие в раскосе раскладываем на нормальную силу N, приложенную к закладной детали с эксцентриситетом e₀ = 100 мм, и сдвигающую силу Q:

N = 270 cos 56°20 = 270  0,555 = 150 кН;

Q = 270 sin 56°20 = 270  0,832 = 225 кН.

При z = 0,42 м и M = Ne_o = 150  0,1 = 15 кНм определим наибольшее растягивающее усилие в одном ряду анкеров по формуле (212):

Наибольшее сжимающее усилие в одном ряду анкеров вычислим по формуле (214):

т. е. прижатие пластины к бетону отсутствует.

Сдвигающее усилие Q_an, приходящееся на один ряд анкеров, определим по формуле (213), принимая N_an = 0:

= 56,25 кН.

Так как N'_an = 0,

 = 0,6 = 0,6 = 0 4,

отсюда = 0,845 > 0,15.