预埋件及化学锚栓计算.docx
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预埋件及化学锚栓计算
后置埋件及化学螺栓计算
一、设计说明
与本部分预埋件对应的主体结构采纳混凝土强度等级为C30。
在工程中尽量采纳预埋
件,但当实质工程中需要采纳后置埋件,需对后置埋件进行补埋计算。
本部分后置埋件由
4-M12×110mm膨胀、扩孔锚栓,250×200×10mm镀锌钢板构成,形式以下:
埋件表示图
目前计算锚栓种类:
后扩底机械锚栓;
锚栓资料种类:
A2-70;
螺栓行数:
2排;
螺栓列数:
2列;
最外排螺栓间距:
H=100mm;
最外列螺栓间距:
B=130mm;
螺栓公称直径:
12mm;
锚栓底板孔径:
13mm;
锚栓处混凝土开孔直径:
14mm;
锚栓有效锚固深度:
110mm;
锚栓底部混凝土级别:
C30;
二、荷载计算
Vx:
水平方轴剪力;
Vy:
垂直方轴剪力;
N:
轴向拉力;
Dx:
水平方轴剪力作用点到埋件距离,取
100mm;
Dy:
垂直方轴剪力作用点到埋件距离,取
200mm;
Mx:
绕x轴弯矩;
My:
绕y轴弯矩;
T:
扭矩设计值
T=500000N·mm;
Vx=2000N
Vy=4000N
N=6000N
x1
·mm
M=300000N
Mx2=VyDx=4000×100=400000Nmm·
Mx=Mx1+Mx2=700000N·mm
My=250000Nmm·
My2=VxDy=2000×200=400000Nmm·
My=My1+My2=650000N·mm
三、锚栓受拉承载力计算
(一)、单个锚栓最大拉力计算
1、在轴心拉力作用下,群锚各锚栓所蒙受的拉力设计值:
Nsdk1N/n;(依照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.1条)
式中,Nsd:
锚栓所蒙受的拉力设计值;
N:
总拉力设计值;
n:
群锚锚栓个数;
k1:
锚栓受力不平均系数,取1.1。
Nsd
k1N/n
1.16000/41650N
2、在拉力和绕
y轴弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式,详细以下所示;
(依照
《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013
第5.2.2条)
假设锚栓群绕自己的中心进行转动,经过剖析获得锚栓群形心坐标为(125,100),各锚
栓到锚栓形心点的
x向距离平方之和为:
∑x2=4×652=16900mm2;
x坐标最高的锚栓为
4号锚栓,该点的
x坐标为
190,该点到形心点的
x轴距离为:
x1=
190-125=65mm;
x坐标最低的锚栓为
1号锚栓,该点的
x坐标为
60,该点到形心点的
2
x轴距离为:
x=
60-125=-65mm;
锚栓群的最大和最小受力分别为:
N
Myx2
6000
650000
65
Nmin
n
x2
4
16900
-1000N
Nmax
N
Myx1
6000
650000
65
n
x2
4
16900
4000N
因为Nmin<0,说明连结下部受压,在弯矩作用下构件绕最左排锚栓转动,此时,剖析
计算获得各锚栓到左排锚栓的x轴距离平方之和为:
∑xd2=33800mm2;
最右锚栓点到最左锚栓点的x轴距离为:
xd=190-60=130mm;
Ly:
轴力N作用点至受压一侧最外棑锚栓的垂直距离,取65mm;
那么,锚栓所受最大拉力实质为:
xd
130
4000N
Nmin(MyNLy)
(650000600065)
xd2
33800
综上,锚栓群在拉力和垂直弯矩共同作用下,锚栓的最大拉力设计值为
4000N。
3、在拉力和绕x轴弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式,详细以下所示;
(依照
《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第5.2.2条)
假设锚栓群绕自己的中心进行转动,各锚栓到锚栓形心点的
y
向距离平方之和为:
∑y2=4×502=10000mm2;
y坐标最高的锚栓为4号锚栓,该点的y坐标为150,该点到形心点的y轴距离为:
y1=
150-100=50mm;
y坐标最低的锚栓为
1号锚栓,该点的
y坐标为
50,该点到形心点的
y轴距离为:
y2=
50-100=-50mm;
锚栓群的最大和最小受力分别为:
Nhmin
N
Mxy2
6000
700000
50
2000N
n
y2
4
10000
Nmin
N
Mxy1
6000
700000
50
5000N
n
y2
4
10000
因为Nhmin<0,说明连结下部受压,在弯矩作用下构件绕最下排锚栓转动,此时,剖析
计算获得各锚栓到下排锚栓的y轴距离平方之和为:
∑yd2=20000;
最上锚栓点到最下锚栓点的y轴距离为:
yd=150-50=100mm;
Lx:
轴力N作用点至受压一侧最外棑锚栓的垂直距离,取50mm;
所以,锚栓所受最大拉力实质为:
Nhmin
(Mx
NLx)yd
(700000600050)
100
5000N
yd2
20000
综上,锚栓群在拉力和水平弯矩共同作用下,锚栓的最大拉力设计值为
5000N。
(二)、锚栓受拉区总拉力计算
计算依照:
NsdgNsi,NsiNdhyi//y1/;(依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第5.2.3条)
式中,Nsdg:
锚栓受拉区总拉力设计值;
Nsi:
锚栓中受拉锚栓i的拉力设计值;
Nsdh:
锚栓中最大锚栓的拉力设计值;
y1/:
锚栓1至受压一侧最外排锚栓的垂直距离;
yi/:
锚栓i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离。
NsdgNsi,NsiNdhyi//y1/
四、混凝土锥体受拉承载力计算
计算依照:
NRd,c
NRk,c/Rc,N,NRk,c
NRk0
c
Ac,N
s,Nre,Nec,N;(依照《混凝土结构
Ac0,N
后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.3条)
0
1.5
关于开裂混凝土:
NRd,c
7.0fcu,khef
;
关于不开裂混凝土:
NRd0
c
9.8fcu,khef1.5
式中,NRk,c:
混凝土锥体损坏受拉承载力标准值;
NRk,c0:
单根锚栓受拉时,混凝土理想锥体损坏受拉承载力标准值;
Rc,N:
混凝土锥体损坏受拉承载力分项系数,依据《混凝土结构后锚固技术规
程》JGJ145-2013
第
4.3.10条,取
3.0;
fcu,k:
混凝土立方体抗压强度标准值。
当
fcu,k
不小于
45N/mm2
且不大于
60
N/mm2时,应乘以降低系数
0.95;
hef:
锚栓有效锚固深度。
关于膨胀型螺栓及扩底型锚栓,为膨胀锥体与孔壁最
大挤压点的深度;
Ac,N0:
根锚栓受拉且无间距、边距影响时,混凝土理想锥体损坏投影面面积;
Ac,N:
单根锚栓或群锚受拉时,混凝土实质锥体损坏投影面面积;
s,N:
边距c对受拉承载力的影响系数;
re,N:
表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的影响系数;
ec,N:
荷载偏爱eN对受拉承载力的影响系数。
此外,依据《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013
第
6.1.9条规定:
群栓有三个
及以上面沿且锚栓的最大边距
cmax不大于
ccr,N
(见以下图),计算混凝土锥体受拉损坏的受拉承
载力设计值NRd,c时,应取hef/取代hef、scr/
N取代scr,N
、ccr/
N取代ccr,N用于计算NRk,c0
、Ac,N0
、
Ac,N、
s,N及
ec,N。
h/
max(cmaxhef,smaxhef)
ef
ccr,N
scr,N
s/
hef/
s
cr,N
hef
cr,N
ccr/
N
0.5scr/
N
1、Ac,N0
计算过程:
(依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第6.1.4条)
计算公式:
Ac,N0
scr,N2
式中,scr,N2:
混凝土锥体损坏且无间距效应和边沿效应状况下,
每根锚栓达到受拉承载
力标准值的临界间距,应取为
3hef。
2、
Ac,N计算过程:
(依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013
第6.1.5条)
(1)、单根锚栓,凑近构件边沿部署,且
c1不大于
ccr,N时(下左图
):
计算公式:
Ac,N
(c1
0.5scr,N)scr,N
(2)、双栓,垂直于构件边沿部署,且c1不大于ccr,N,s1不大于scr,N时(上右图):
计算公式:
Ac,N(c1s10.5scr,N)scr,N
(3)、双栓,平行于构件边沿部署,且c2不大于ccr,N,s1不大于scr,N时(下左图):
计算公式:
Ac,N(c20.5scr,N)(s1scr,N)
(4)、四栓,位于构件角部,且c1不大于ccr,N,c2不大于ccr,N,s1不大于scr,N,s2不大于scr,N
时(下右图)
计算公式:
Ac,N
(c1s10.5scr,N)(c2
s20.5scr,N)
式中,c1:
方向
1的边距;
c2:
方向
2的边距;
1
:
方向
1的间距;
s
2
:
方向
2的间距;
s
ccr,N:
混凝土椎体损坏且无间距效应及边沿效应状况下,
每根锚栓达到受拉承载
力标准值的临界边距,应取为
1.5hef。
3、s,N计算过程:
(依照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.6条)
计算公式:
s,N0.70.3
c
ccr,N
式中,c:
边距,有多个边距时应取最小值。
4、re,N计算过程:
(依照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.7条)
hef
计算公式:
re,N0.5
200
此外,当re,N的计算值大于1.0时,应取
1.0;当锚固区钢筋间距
s不小于150mm时,
或钢筋直径d不大于10mm且s不小于100mm
时,re,N应取1.0。
5、ec,N计算过程:
(依照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.8条)
1
ec,N
1
2eN
/scr,N
式中,eN:
受拉锚栓协力点有关于群锚受拉锚栓重心的偏爱距。
此外,当
ec,N的计算
值大于1.0时,应取
1.0;当为双向偏爱时,应分别按两个方向计算,
ec,N应取
ec,N1ec,N2。
ec,N
1
1
1
2eN
/scr,N
12eN
/scr,N
综上所述,有NRk,c
0
Ac,N
NRk,c
/
NRk,c
0
s,Nre,Nec,N,NRd,c
Rc,N
Ac,N
五、混凝土劈裂损坏承载力计算
计算依照:
NRd,spNRk,sp/Rsp,NRk,sph,spNRk,c,h,sp(h/hmin)2/3;(依照《混凝土
结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.12条)
式中,NRd,sp:
混凝土劈裂损坏受拉承载力设计值;
NRk,sp:
混凝土劈裂损坏受拉承载力标准值;
NRk,c:
混凝土锥体损坏受拉承载力标准值,按《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第6.1.3条计算。
在Ac,N0、Ac,N及有关系数计算中,scr,N和ccr,N应
分别由scr,sp和ccr,sp取代,scr,sp应取为2ccr,sp。
Rsp:
混凝土劈裂损坏受拉承载力分项系数,依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第4.3.10条,取3.0。
h,sp:
构件厚度h对劈裂损坏受拉承载力的影响系数。
当h,sp的计算值大于1.5
时,应取1.5。
综上所述,NRd,spNRk,sp/Rsp,NRk,sph,spNRk,c,h,sp(h/hmin)2/3
六、锚栓受拉、混凝土锥体受拉、劈裂承载力校核
校核依照:
NsdhNRd,s、NsdgNRd,c、NsdgNRd,sp;(依照《混凝土结构后锚固技术规
程》JGJ145-2013第6.1.1条)
此中Nsdh:
锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值;
Nsdg:
锚栓群受拉区总拉力设计值;
NRd,s:
锚栓钢材损坏受拉力设计值;
NRd,c:
混凝土锥体损坏受拉力设计值;
NRd,sp:
混凝土劈裂损坏受拉力设计值;
1、锚栓钢材损坏受拉承载力校核:
计算依照:
NRd,s
NRk,s
,NRk,s
Asfstk;(依照《混凝土结构后锚固技术规程》
Rs,N
JGJ145-2013第6.1.2条)
式中As:
锚栓截面面积,取
84.25mm2;
fstk:
锚栓抗拉强度标准值,取
700N/mm2;
fyk:
锚栓抗剪强度标准值,取
450N/mm2;
NRk,s:
锚栓钢材损坏受拉承载力标准值;
Rs,N:
锚栓钢材损坏受拉承载力分项系数,依据《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013
第
条,取1.3;
NRk,s
Asfstk
84.25
70058975.00N
NRd,s
NRk,s
58975.00
1.3
45365.38N
Rs,N
有,Nsdh
5000N
NRd,s
45365.38N
,所以锚栓钢材知足强度要求。
考虑拉拔安全系
数2,则锚栓拉拔试验强度值最少要求达到
10.0kN。
2、混凝土损坏受拉承载力校核:
校核依照:
NsdgNRd,c;
3、混凝土劈裂受拉承载力校核:
校核依照:
NsdgNRd,sp;
七、锚栓受剪承载力计算
(一)、单个锚栓最大剪力计算
1、钢筋损坏或混凝土剪撬损坏时;(依照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第、
5.3.3条)
ny:
参加竖向受剪的锚栓数量为
4个;
n:
参加水平受剪的锚栓数量为
4个;
x
单个蒙受的剪力为:
y
Vy
4000
1000N
Vs
ny
4
Vsx
Vx
2000
500N
nx
4
V
(Vsx)2
(Vsy)2
5002
20002
2062N
2、混凝土边沿损坏时;
(依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第、
条进行计算)
单个蒙受的剪力为:
y
Vy
4000
Vs
ny
2000N(剪力垂直于基材边沿方向,不然不除以
4/2
2)
x
Vx
2000
1000N(剪力垂直于基材边沿方向,不然不除
Vs
nx/2
4/2
以2)
V
x
2
y2
2
2
2236N
(Vs)
(Vs)
1000
2000
3、群锚在扭矩
T作用下;(依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第5.3.5条)
单个蒙受的剪力为:
VsyT
Tyi/(
xi2
yi
2)
VsxT
Txi/(
xi2
yi2)
VsyT
Tyi/(
xi2
yi2)=500000
50/(10000
16900)
929.37N
VsxT
Txi/(
xi2
yi2)=500000
65/(1000016900)
1208.18N
V
(VsxT)2
(VsyT)2
929.372
1208.182
1524.28N
4、群锚在剪力V和扭矩T共同作用下;(依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013第
5.3.6条)
V(VT
Vx)2
(VT
Vy)2
(929.37
1000)2
(1208.182000)2
3743.65N
sx
s
sy
s
综上所述,锚栓群中单个锚栓最大剪力设计值为3743.65N。
(二)、锚栓最大总剪力计算
Vsdg(Vx)2(Vy)202223622236N
八、混凝土边沿损坏受剪承载力计算
计算依照:
VRd,c
VRk,c
,VRk,c
VRk,0
c
Ac,V
s,Vh,V,Vre,Vec,V;(依照《混凝土结构后
RcV,
Ac0,V
锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.15条)
式中,VRk,c:
混凝土边沿损坏受剪承载力标准值;
Rc,V:
混凝土边沿损坏受剪承载力分项系数,依据《混凝土结构后锚固技术规
程》JGJ145-2013第4.3.10条,取2.5;
VRk0,c:
单根锚栓垂直构件边沿受剪时,混凝土理想边沿损坏受剪承载力标准值;
Ac0,V:
混凝土理想边沿损坏在侧向的投影面面积;
Ac,V:
混凝土实质边沿损坏在侧向的投影面面积;
s,V:
边距比c2/c1对受剪承载力的影响系数;
h,V:
边距与厚度比c1/ch对受剪承载力的影响系数;
V:
剪力角度对受剪承载力的影响系数;
ec,V:
荷载偏爱eV对群栓受剪承载力的影响系数;
re,V:
锚固区配筋对受剪承载力的影响系数;
此外,依照《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013
第6.1.25条规定:
知足以下条
件,计算锚栓边沿受剪承载力时,应分别用
c1/取代相应公式中的
c1计算VRk0,c
、
Ac0,V
、
Ac,V、
s,V
和
h,V值。
条件:
A、后锚固基材厚度
h小于1.5c1;
B、平行于剪力作用方向的锚栓边距
c2.1不大于
1
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- 预埋件 化学 计算