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化學(xué)錨栓如何設計計算
日期:2022-03-31 17:59:33    點(diǎn)擊:
化學(xué)錨栓受拉承載力應按錨栓鋼材破壞、混合破壞、混凝土錐體受拉破壞、劈裂破等4種破壞類(lèi)型,及單錨與群錨兩種錨固連接方式,共計8種情況分別進(jìn)行計算。對于單錨連接,外力與抗力比較明確,計算較為簡(jiǎn)單。對于群錨連接,情況較為復雜:當為鋼材破壞時(shí),破壞主要出現在某些受力最大錨栓,因此,一般只計算受力最大(Nhsd)錨栓即可;當為混合破壞、混凝土錐體破壞或劈裂破壞時(shí),主要表現為群錨基材整體破壞,故取Ngsd進(jìn)行整體錨固計算。后錨固連接破壞應控制為錨栓鋼材受拉破壞或連接構件延性破壞。
 
 
下面以某儲罐與基礎的連接為例進(jìn)行設計計算:
 
工程概況:某六度區化工儲罐,工作溫度不超過(guò)35度,與本部分預埋件對應的主體結構采用混凝土強度等級為C30。
選用8.8級倒錐形特殊膠粘型M30,hef=680mm。
荷載條件:設備專(zhuān)業(yè)提單個(gè)螺栓承受最大拉力為70KN,不承擔彎矩和剪力。
形式如下:
 
1、單個(gè)錨栓拉力設計值計算
 
由《混凝土結構后錨固技術(shù)規程》(JGJ 145-2013)
 
5.2.1 軸心拉力作用下,群錨各錨栓所承受的拉力設計值應按下式計算:
 
Nsd=k1N/n    (5.2.1)
 
k1——錨栓受力不均勻系數,取為1.1。
Nsd=1.1*70=77KN
 
 
2、受拉承載力計算
 
(1)計算NRd,s:
 
《混凝土結構后錨固技術(shù)規程》(JGJ 145-2013)
 
6.1.2 機械錨栓鋼材破壞受拉承載力設計值NRd,s應按下列公式計算:
 
NRd,s=NRk,s/γRs,N    (6.1.2-1)
NRk,s=ƒykAs    (6.1.2-2)
 
式中:NRk,s——機械錨栓鋼材破壞受拉承載力標準值(N);
 
γRs,N——機械錨栓鋼材破壞受拉承載力分項系數,按本規程表4.3.10 采用;
As ——機械錨栓應力截面面積(mm2);
ƒyk——機械錨栓屈服強度標準值(N/mm2)。
 
 
γRs,N取值1.3,8.8級錨栓ƒyk取值640 N/mm2
 
NRk,s=ƒykAs =640*561=359KN      
 
 
NRd,s=NRk,s/γRs,N=359/1.3=276KN
 
 
 
(2)計算NRd,c:
 
《混凝土結構后錨固技術(shù)規程》(JGJ 145-2013)
 
6.1.3 混凝土錐體破壞受拉承載力設計值NRd,c應按下列公式計算:
 
式中:NRk,c——混凝土錐體破壞受拉承載力標準值(N)。
 
N0Rk,c——單根錨栓受拉時(shí),混凝土理想錐體破壞受拉承載力標準值(N)。
γRc,N——混凝土錐體破壞受拉承載力分項系數,按本規程表4.3.10采    用。
ƒcu,k——混凝土立方體抗壓強度標準值(N/mm2)。當ƒcu,k不小于45N/mm2且 不大于60N/mm2時(shí),應乘以降低系數0.95。
hef——錨栓有效錨固深度(mm)。對于膨脹型錨栓及擴底型錨栓,為膨脹錐體與孔壁最大擠壓點(diǎn)的深度。
A0c,N——單根錨栓受拉且無(wú)間距、邊距影響時(shí),混凝土理想錐體破壞投影面面積(mm2),按本規程第6.1.4條的規定計算。
Ac,N——單根錨栓或群錨受拉時(shí),混凝土實(shí)際錐體破壞投影面面積(mm2),按本規程第6.1.5條的規定計算。
ψs,N——邊距c對受拉承載力的影響系數,按本規程第6.1.6條的規定計算。
ψre,N——表層混凝土因密集配筋的剝離作用對受拉承載力的影響系數,按本規程第6.1.7條的規定計算。
ψec,N——荷載偏心eN對受拉承載力的影響系數,按本規程第6.1.8條的規定計算。
 
6.1.4 單根錨栓受拉時(shí),混凝土理想錐體破壞投影面面積A0c,N(圖6.1.4)應按下式計算:
 
A0c,N=s2cr,N      (6.1.4)
 
式中:scr,N——混凝土錐體破壞且無(wú)間距效應和邊緣效應情況下,每根錨栓達到受拉承載力標準值的臨界間距(mm),應取為3hef。
 
6.1.5 單根錨栓或群錨受拉時(shí),混凝土實(shí)際錐體破壞投影面面積Ac,N,應根據錨栓排列布置情況的不同,分別按下列公式計算:
    1 單根錨栓,靠近構件邊緣布置,且c1不大于ccr,N時(shí)(圖6.1.5-1)
 
Ac,N=(c1+0.5scr,N)ssr,N     (6.1.5-1)
 
式中:c1——方向1的邊距(mm);
        c2——方向2的邊距(mm);
        s1——方向1的間距(mm);
        s2——向2的間距(mm);
        ccr,N——混凝土錐體破壞且無(wú)間距效應及邊緣效應情況下,每根錨栓達到受拉承載力標準值的臨界邊距(mm),應取為1.5hef。
 
 
 
6.1.6 邊距c對受拉承載力的影響系數ψs,N應按下式計算。當ψs,N的計算值大于1.0時(shí),應取1.0。
 
 
式中:c——邊距(mm),有多個(gè)邊距時(shí)應取最小值。
 
6.1.7 表層混凝土因密集配筋的剝離作用對受拉承載力的影響系數ψre,N應按下式計算。當ψre,N的計算值大于1.0時(shí),應取1.0;當錨固區鋼筋間距s不小于150mm時(shí),或鋼筋直徑d不大于10mm且s不小于100mm時(shí),ψre,N應取1.0。
 
 
6.1.8 荷載偏心對受拉承載力的影響系數ψec,N應按下式計算。當ψec,N的計算值大于1.0時(shí),應取1.0;當為雙向偏心時(shí),應分別按兩個(gè)方向計算,ψec,N應取ψ(ec,N)1·ψ(ec,N)2。
 
式中:eN——受拉錨栓合力點(diǎn)相對于群錨受拉錨栓重心的偏心距(mm)。
 
N0Rk,c=679KN;γRc,N=1.8;A0c,N=s2cr,N=(3*680)2=4161600mm2;
Ac,N取值同A0c,N;
ψs,N=0.7+0.3*1800/(1.5*680)=1.23,取1.0
ψre,N=0.5+680/200=3.9,3.9>1,取1.0
ψec,N取1
NRk,c=679*4161600/4161600*1.0*1.0*1=679KN
NRD,c=679/1.8=377KN
 
(3)計算NRd,sp:
 
由于選用特殊倒錐形化學(xué)錨栓,適用于開(kāi)裂混凝土的錨栓,且按照開(kāi)裂混凝土計算承載力,所以可不考慮荷載條件下的劈裂破壞。
 
 
 
3、抗震承載力驗算
 
《混凝土結構后錨固技術(shù)規程》(JGJ 145-2013)
 
8.2.2 后錨固連接控制為錨栓鋼材受拉延性破壞時(shí),應滿(mǎn)足下列要求:
 
     1 單個(gè)錨栓
 
圖片
 
NRk,s=ƒykAs =640*561=359KN
NRk,min取值等于NRk,c=679KN
0.8*679=543.2KN≥1.2*800/640*359=538.5KN,故滿(mǎn)足要求。
 
 
4、承載力驗算:
 
《混凝土結構后錨固技術(shù)規程》(JGJ 145-2013)
 
4.3.5 后錨固連接承載力應采用下列設計表達式進(jìn)行驗算:
 
無(wú)地震作用組合:γ0S≤Rd    (4.3.5-1)
有地震作用組合:γ0S≤kRd/γRE    (4.3.5-2)
Rd=Rk/γR    (4.3.5-3)
 
無(wú)地震作用組合:
 
γ0S=1.2*77=92.4KN≤NRd,s=276kKN
 
                                ≤NRD,c=377KN
 
有地震作用組合:
 
γ0S=1.0*77=77KN≤0.8*NRd,s=0.8*276=220kKN
 
≤0.8*NRD,c=0.8*377=301KN
 
滿(mǎn)足要求。
 
5、倒錐形化學(xué)錨栓通用設計說(shuō)明:
 
a.未經(jīng)有資質(zhì)的技術(shù)鑒定或設計許可,不得改變化學(xué)錨栓連接的用途和使用環(huán)境。
b.本化學(xué)錨栓的破壞應控制為錨栓鋼材破壞,不應控制為混凝土基材破壞,不應發(fā)生整體拔出破壞或錨桿穿出破壞。
c.錨栓的植筋膠為A級膠,其安全性能指標必須滿(mǎn)足《工程結構加固材料安全性鑒定技術(shù)規范》GB50728-2011第4.2.2條的相關(guān)規定。
d.本設備所用8.8級特殊倒錐形化學(xué)錨栓的抗拉承載力設計值不應小于90kN(根據計算值確定),錨固深度建議取值為680mm。本化學(xué)錨栓在大規模使用前,應進(jìn)行力學(xué)試驗;錨固系統失效時(shí),錨固系統失效值應為276KN(根據計算值確定)。
e.錨栓性能應通過(guò)現行行業(yè)標準《混凝土用微膨脹型、擴孔型建筑錨栓》JG160的低周期反復荷載作用或疲勞荷載作用檢驗。
f.化學(xué)錨栓的設計施工應符合《混凝土結構后錨固技術(shù)規程》的相關(guān)要求。
g.后錨固連接設計所采用的設計使用年限為30年。安全等級為一級,結構重要性系數為1.2。
h.為了防止膠粘劑老化帶來(lái)的安全隱患,宜加強檢查或監測,檢查時(shí)間的間隔不得大于2年,第一次檢查時(shí)間宜定為投入使用后的6年~8年,且至遲不應晚于10年。
i.基礎承載力由原有設計單位進(jìn)行復核;
j.錨栓表面應進(jìn)行鍍鋅防腐處理,電鍍鋅層平均厚度不應小于5μm,熱浸鍍鋅平均厚度不應小于45μm。錨栓防腐蝕標準應高于主體結構的防腐蝕要求。
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