Кріплення сталевих конструкцій до бетону і нарощування залізобетонних елементів

Вступ

З середини 1970-х років клейові анкери широко використовуються в будівництві. В даний час дуже часто в будівельних проектах потрібна установка арматури або різьбових шпильок для з'єднань типу бетон-бетон або сталь-бетон, які часто фіксуються в основі за допомогою ін'єкційного клейового складу. Вони можуть бути передбачені як на етапі проектування для підвищення ефективності виробництва будівельних робіт, так і на стадії реалізації проекту, в тому числі і для коригування помилок при монтажі елементів. Сьогодні ми зосередимо увагу на питанні проектування з'єднань типу бетон-бетон за допомогою клейових ін'єкційних анкерів і відмінності в підходах проектування анкерних з'єднань і вклейки арматурних випусків.

Незважаючи на те, що існує ряд клейових складів, придатних для обох застосувань, широке коло таких може виявитися непридатними для технології нарощування арматурних випусків, яка зазвичай вимагає більш глибокого закладення в порівнянні з кріпленням сталевих конструкцій.

Крім того, нормативно-правова база, що розповсюджується на процес установки анкерів і арматури, заснована на різних теоретичних засадах, підходах до проектування і процесах сертифікації: простий розрахунок глибини закладення арматури в якості анкера (можливий до застосування, оскільки арматура може бути класифікована як сталевий елемент для анкерування) може не відповідати нормам, що використовуються при проектуванні нарощування залізобетонних конструкцій (наприклад, не передбачено крихке руйнування). Розглянемо ж основні відмінності.

Відмінність 1: Теоретичні засади

Згідно з визначенням, концепція анкерування передбачає використання одиночних анкерів, встановлених в заданих точках, або груп анкерів (як хімічних, так і механічних) для кріплення сталевих конструкцій, в той час як концепція армування передбачає використання арматурних стержнів для з'єднання декількох бетонних елементів і забезпечення їх спільної роботи.

Різні області застосування, різні правила: концепція анкерування використовується для з'єднання сталі з бетоном, в той час як концепція армування може бути застосована до нарощування бетону.

Згідно з концепцією анкерування, навантаження від сталевого елемента, що закріплюється (балки, колони, ...) - передається на анкери через опорну плиту конструкції. Анкери в свою чергу передають розтягуюче, зрізаюче навантаження (або їх комбінацію) на існуючу бетонну основу. У разі розрахунку анкерного кріплення, велику важливість має власна міцність бетону при розтягуванні. Це означає, що в конструкції допускається крихке руйнування по конусу бетону (виколювання бетону основи), яке враховується при проєктуванні.

Концепція анкерування передбачає можливість крихкого руйнування по конусу бетону (Виколювання бетону основи)

Однак згідно з концепцією армування навантаження передається на бетон точно так, як і в разі використання замоноліченого арматурного стрижня. Отже, вклеєні арматурні випуски не розраховані на опір прямому зсувнуму зусиллю на відміну від випадку розрахунку анкерних болтів. Діючі зусилля визначаються за допомогою методу моделювання стиснення-розтягування стрижневої моделі (метод фермової аналогії), який передбачає, що арматура сприймає тільки осьові навантаження для забезпечення рівноваги із загальними стиснутими бетонними областями. Зсувне навантаження ж передається тертям, що виникає на шорохуватій поверхні контакту елементів, що з'єднуються.

У Концепції армування з'єднання проєктуються за методом моделювання стисненого-розтягування (фермової аналогії)

У разі з'єднання внахлест навантаження передається через локальну стиснуту область бетону на існуюче армування таким же чином, як і при влаштуванні монолітного безконтактного з'єднання арматурних стрижнів.

Локальний механізм передачі зусиль при безконтактному з'єднанні арматурних стрижнів

Загальні і локальні стиснуті елементи запобігають крихкому руйнуванню бетону - іншими словами, в разі нарощування в місцях з'єднання елементів виникають стиснуті області, що перешкоджають виколювання конуса бетону; тому міжнародні правила проектування залізобетонних конструкцій не враховують опір бетону при розтягуванні і припускають, що арматура буде сприймати все розтягуюче зусилля.

Відмінність 2: Процедура сертифікації

Незалежно від того, для якого застосування ви використовуєте клейові суміші, ви повинні використовувати сертифіковані продукти, які відповідають нормативній базі проекту і придатність яких для застосування в будівництві підтверджена відповідним документом, чинним на території зведення об'єкта. Обидві концепції проектування передбачають різні процедури сертифікації продуктів відповідно до умов їх застосування. Таким чином, види випробувань для отримання сертифікатів відрізняються один від одного і фокусуються на різних параметрах кріплення.

Наприклад, коли мова йде про оцінку клейового розчину для нарощування арматурних випусків, то стратегія, прийнята в більшості міжнародних стандартів, фокусується на порівнянні поведінки вклеєних арматурних стержнів з замоноліченими. В такому випадку, особливого значення набуває правильна комбінація показників міцності і жорсткості клейових складів - адже склад повинен володіти таким варіантом поєднання цих показників, який дозволить заявляти, що передача діючих зусиль через клейовий склад не відрізняється від того, як зусилля передаються в бетонній основі. І в той же час норми не передбачають випробувань на визначення виконання цієї умови в процесі сертифікації клейових сумішей для анкерування.

Відмінність 3: Метод проєктування

При проектуванні групи анкерів розрахунок проводиться з метою визначення їх розрахункового опору з урахуванням фактичної геометрії завдання, після чого отримане значення порівнюють з розрахунковим навантаженням при стандартному методі проектування конструкції відповідно до принципів граничного стану. Як згадувалося в попередніх статтях, для виконання даного розрахунку відповідно до найбільш поширених міжнародних та вітчизняних норм проектування оптимальним вибором ПЗ може бути PROFIS Engineering.

У разі вклейки арматурних стрижнів результатом розрахунку є довжина анкерування, або довжина нахлеста, що визначається за тими ж правилами, що і в разі проектування замоноліченої арматури. Ви можете використовувати програмне забезпечення PROFIS Engineering для виконання бетонних з'єднань відповідно до, ЕC2-2 або ACI 318 і іншими визнаними стандартами.

Висновки

Першим правилом забезпечення коректної роботи з'єднання, від якого залежить міцність і надійність всієї конструкції в цілому, є вибір правильної концепції розрахунку та проєктування, що відповідає умовам кріплення. Ми вивели основні відмінності анкерування та нарощування бетонних конструкцій із застосуванням клейових сумішей в таблицю вище і сподіваємося, що представлена ​​інформація допоможе вам у подальшому розрізняти описані концепції та робити правильний вибір. І, звичайно, якщо у вас залишилися питання - ми будемо раді вирішити їх в розділі Запитай.