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                公司新聞
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                化學錨栓如何設計計算
                日期:2022-03-31 17:59:33    點擊:
                化學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種破壞類型,及單錨與群錨兩種錨固連接方式,共計8種情況分別進行計算。對于單錨連接,外力與抗力比較明確,計算較為簡單。對于群錨連接,情況較為復雜:當為鋼材破壞時,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,主要表現為群錨基材整體破壞,故取Ngsd進行整體錨固計算。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行設計計算:
                 
                工程概況:某六度區化工儲罐,工作溫度不超過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:設備專業提單個螺栓承受最大拉力為70KN,不承擔彎矩和剪力。
                形式如下:
                 
                1、單個錨栓拉力設計值計算
                 
                由《混凝土結構后錨固技術規程》(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,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,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的深度。
                A0c,N——單根錨栓受拉且無間距、邊距影響時,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,混凝土實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,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,混凝土實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(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,應取1.0。
                 
                 
                式中:c——邊距(mm),有多個邊距時應取最小值。
                 
                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,應取1.0;當錨固區鋼筋間距s不小于150mm時,或鋼筋直徑d不大于10mm且s不小于100mm時,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,應取1.0;當為雙向偏心時,應分別按兩個方向計算,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錨栓,適用于開裂混凝土的錨栓,且按照開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,應滿足下列要求:
                 
                     1 單個錨栓
                 
                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,故滿足要求。
                 
                 
                4、承載力驗算:
                 
                《混凝土結構后錨固技術規程》(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行驗算:
                 
                無地震作用組合: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
                 
                滿足要求。
                 
                5、倒錐形化學錨栓通用設計說明:
                 
                a.未經有資質的技術鑒定或設計許可,不得改變化學錨栓連接的用途和使用環境。
                b.本化學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足《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》GB50728-2011第4.2.2條的相關規定。
                d.本設備所用8.8級特殊倒錐形化學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。本化學錨栓在大規模使用前,應進行力學試驗;錨固系統失效時,錨固系統失效值應為276KN(根據計算值確定)。
                e.錨栓性能應通過現行行業標準《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.化學錨栓的設計施工應符合《混凝土結構后錨固技術規程》的相關要求。
                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的安全隱患,宜加強檢查或監測,檢查時間的間隔不得大于2年,第一次檢查時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行復核;
                j.錨栓表面應進行鍍鋅防腐處理,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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