Разрушение бетонного конуса - Concrete cone failure

Модель с бетонным конусом^[1]

Бетонный конус один из видов отказа анкеров в конкретный, загруженный растягивающая сила. Отказ регулируется рост трещины в бетоне, который образует типичную форму конуса с осью анкера как ось вращения.

Механические модели

ACI 349-85

Под действием растягивающей нагрузки поверхность разрушения бетонного конуса имеет наклон 45 °. При этом предполагается постоянное распределение растягивающих напряжений. Нагрузка разрушения бетонного конуса ${\displaystyle N_{0}}$ одиночного анкера в бетоне без трещин, на который не влияют краевые воздействия или перекрывающиеся конусы соседних анкеров, определяется как:^[2]

${\displaystyle N_{0}=f_{ct}{A_{N}}[N]}$

Где:

${\displaystyle f_{ct}}$ - предел прочности бетона на разрыв

${\displaystyle A_{N}}$ - Площадь проекции конуса

Подход CCD (Concrete Capacity Design) для крепления к бетону

При растягивающей нагрузке бетонная способность отдельного анкера рассчитывается с учетом наклона между поверхностью разрушения и поверхностью бетонного элемента около 35 °. Нагрузка разрушения бетонного конуса ${\displaystyle N_{0}}$ одиночного анкера в бетоне без трещин, на который не влияют краевые воздействия или перекрывающиеся конусы соседних анкеров, определяется как:^[2]

${\displaystyle N_{0}=k{\sqrt {f_{cc}}}{h_{ef}}^{1.5}[N]}$,

Где:

${\displaystyle k}$ - 13,5 для пост-установленных крепежных элементов, 15,5 для крепежных элементов, устанавливаемых на месте

${\displaystyle f_{cc}}$ - Прочность бетона на сжатие, измеренная на кубах [МПа]

${\displaystyle {h_{ef}}}$ - Глубина установки анкера [мм]

Модель основана на теории механики разрушения и учитывает размерный эффект, особенно для фактора ${\displaystyle {h_{ef}}^{1.5}}$ который отличается от ${\displaystyle {h_{ef}}^{2}}$ ожидал от первой модели. В случае разрушения бетона при растяжении с увеличением размера элемента разрушающая нагрузка увеличивается меньше, чем имеющаяся поверхность разрушения; это означает, что номинальное напряжение при отказе (пиковая нагрузка, деленная на площадь отказа) уменьшается. ^[3]

Зоны перекрытия в случае группы анкеров^[1]

Текущие нормы учитывают уменьшение теоретической несущей способности бетонного конуса. ${\displaystyle N_{0}}$ учитывая: (i) наличие ребер; (ii) перекрывающиеся конусы из-за группового эффекта; (iii) наличие эксцентриситета растягивающей нагрузки. ^[4]

Разница между моделями

Нагрузки при растяжении и разрушении, предсказанные методом CCD, соответствуют экспериментальным результатам в широком диапазоне глубины заделки (например, 100-600 мм).^[2] Несущая способность анкера, предусмотренная ACI 349, не учитывает размерный эффект , таким образом, заниженное значение грузоподъемности получается при большой глубине заделки.^[2]

Влияние размера головы

Для большого размера головы, давление подшипника в зоне подшипника уменьшается. Наблюдается увеличение несущей способности анкера. В технической литературе были предложены различные коэффициенты модификации.^[5][6]

Бетон без трещин и трещин

Анкеры экспериментально показывают меньшую несущую способность при установке в бетонный элемент с трещинами. Уменьшение составляет до 40% относительно состояния без трещин, в зависимости от ширина трещины.^[7] Уменьшение связано с невозможностью передачи как нормальных, так и касательных напряжений в плоскости трещины.

Рекомендации

1. Кук, Рональд; Doerr, G. T; Клингнер, Р. (2010). Руководство по проектированию соединений стали с бетоном. Техасский университет в Остине.
2. Фукс, Вернер; Элигехаузен, Рольф (1995). «Подход к расчету бетонной емкости (CCD) для крепления к бетону». Структурный журнал ACI. 109 (Январь): 1–4. ISSN  0889-3241.
3. Ожболт, Йошко; Элигехаузен, Рольф; Рейнхардт, Ханс-Вольф (1999). «Влияние размера на вырывную нагрузку бетонного конуса». Международный журнал переломов. 95: 391–404. ISSN  0376-9429.
4. ACI (2004). «Руководство ACI 349.2 по методу расчета бетонной пропускной способности (CCD) - Примеры проектирования заделки». Конкретный (Ccd): 1–77.
5. Ожболт, Йошко; Элигехаузен, Рольф; Periškić, G .; Майер, У. (2007). «3D КЭ анализ анкерных болтов с большой глубиной заделки». Инженерная механика разрушения. 74 (1–2): 168–178. Дои:10.1016 / j.engfracmech.2006.01.019. ISSN  0013-7944.
6. Nilforoush, R .; Nilsson, M .; Elfgren, L .; Ožbolt, J .; Hofmann, J .; Элигехаузен, Р. (2017). «Предел прочности анкерных болтов в бетоне без трещин: влияние толщины элемента и размера головки анкера». Структурный журнал ACI. 114 (6): 1519–1530. Дои:10.14359/51689503. ISSN  0889-3241.
7. Малле, Райнер; Элигехаузен, Рольф; Сильва, Джон Ф (2006). Анкеры в бетонных конструкциях. Эрнст и Шон. ISBN  978-3433011430.

Смотрите также

• Механика разрушения
• Анализ разрушения бетона
• Эффект размера