Вопросы расчёта и проектирования: как анкеры выходят из строя и как этого избежать

Предположим, вам необходимо закрепить колонну, балку или любую другую стальную конструкцию на бетонном основании, не имея при этом закладных деталей. В этом случае вам помогут анкеры – это надежное альтернативное решение, которое следует рассмотреть при выборе подходящих систем крепления конструкций в проекте, проведении расчётов и составлении рекомендаций по их безопасному монтажу.

Когда дело доходит до расчёта и проектирования анкерного крепления, обнаруживается, что в методике расчёта описывается восемь различных механизмов разрушения, в соответствии с которыми анкеры могут выйти из строя. Хорошей новостью является то, что вы всегда можете рассчитывать на российские и международные нормативные документы и стандарты, справочные материалы, программное обеспечение и помощь опытных инженеров (например, из компании Hilti).

Чтобы корректно провести расчёт, необходимо для начала разобраться, как ведёт себя анкер. В этой статье мы рассмотрим четыре механизма разрушения анкера под действием растягивающих усилий. О механизмах разрушения при сдвиге мы поговорим в следующей статье. Также следует иметь в виду, что в статье будет рассмотрено только крепление металлических конструкций к бетону: соединение бетонных элементов через вклеенные арматурные выпуски – это отдельная история.

1. Разрушение по стали

Если сопротивления стали анкера недостаточно, чтобы выдержать приложенное растягивающее усилие, металлическая часть будет разорвана. Если требуется более высокое сопротивление, обычно достаточно:

• Увеличить количество точек крепления;
• Выбрать анкер из более прочной стали или увеличить его диаметр.

2. Разрушение от выкалывания бетона основания

Данный механизм разрушения относится в первую очередь к материалу основания и зависит от класса бетона, его состояния (с трещинами или без трещин) и объема вовлечённого в работу бетона. Большинство стандартов для расчёта и проектирования анкеров определяют размеры призмы выкалывания бетона в зависимости от глубины установки анкера и расстояния до края основания. В случае группы анкеров – следует также учитывать взаимное влияние, которое выражается в пересечении конусов выкалывания бетона.

Для повышения сопротивления при выкалывании бетона основания просто увеличьте объём вовлекаемого в работу бетона, разместив анкеры дальше от краев, увеличив расстояние между анкерами (если оно недостаточно) или увеличив заглубление анкеров. Также возможно сочетание этих способов.

3. Разрушение по контакту с основанием

Если сталь и бетон достаточно прочны, чтобы выдержать нагрузку, самое время проверить, способен ли анкер передавать эту нагрузку на материал основания. Сопротивление по контакту с основанием зависит от технических показателей анкера, наличия трещин в бетоне и класса бетона основания. В случае клеевого анкера разрушение по контакту может произойти совместно с выкалыванием призмы бетона верхней части анкера – такой механизм разрушения называется “комбинированное разрушение по контакту с основанием и выкалыванию бетона основания”. Для повышения сопротивления в случае химического анкера вы можете выбрать другой вид клеевого состава (который имеет более высокое нормативное сцепление с бетоном), увеличить глубину анкеровки и диаметр вклеиваемого элемента.  

4. Раскалывание основания

Некоторые стандарты предписывают выполнение проверок для предотвращения раскалывания основания, в которое установлен анкер. Такое разрушение возможно в тонких элементах с малым армированием и большой эффективной глубиной анкеровки самого анкера, что приводит к значительному уменьшению сечения бетона на заглубленном конце самого анкера.

Распространенная стратегия предотвращения такого разрушения – уменьшение глубины установки и/или увеличение количества точек крепления.

Итак ... как же учесть каждый из приведенных механизмов?

Это проще, чем вы думаете: с помощью программного обеспечения для расчёта и проектирования, позволяющего полностью, быстро и надежно рассчитать группу анкеров (например, PROFIS Engineering).

Подробнее о расчете и надежности анкерного крепления читай в следующих статьях. Остались вопросы? Разместите их в нашем сообществе.