Что такое фундаменты с анкерами

Расчет фундаментов с анкерами в нескальных грунтах

Общие положения

Фундаменты с анкерами в нескальных грунтах применяются при действии значительных моментных нагрузок (крановых, ветровых и т.п.) в том случае, если эксцентриситет приложения нагрузки, вычисленный на уровне подошвы фундамента, превышает 0,2 размера подошвы в плоскости действия моментной нагрузки. Необходимость применения таких фундаментов в каждом конкретном случае обосновывается технико-экономическим сравнением с другими фундаментами: на естественном основании, свайными и др.

В качестве анкеров используются сваи трения, жестко связанные с телом фундамента. Воспринимая выдергивающие, а при знакопеременных моментных нагрузках и вдавливающие усилия, они трансформируют эпюру контактных напряжений, распределяя их более равномерно в плоскости действия моментной нагрузки, чем идентичные фундаменты без анкеров; кроме того, они уменьшают крен и отрыв подошвы. Применение таких фундаментов целесообразно в твердых, полутвердых, тугопластичных связных грунтах и в плотных, средней плотности несвязных грунтах с модулем деформации, превышающим 10 МПа.

Размеры подошвы фундаментов с анкерами определяются по сочетанию нагрузок, в котором действует максимальное вертикальное усилие. Параметры анкеров назначаются исходя из расчета по сочетанию усилий, в котором действует максимальный момент или минимальная вертикальная сила. Анкеры следует располагать симметрично в плоскости действия моментной нагрузки на расстоянии от наружной грани фундамента, равном размеру поперечного сечения анкера d, в один или два ряда у каждой грани. Расстояние между отдельными анкерами в ряду должно быть не менее (4-5) d. Глубина заложения подошвы фундамента с анкерами принимается такая же, как и для обычного фундамента мелкого заложения на естественном основании. Тем самым удается избежать повышения массы фундамента за счет увеличения глубины его заложения при значительных моментных нагрузках.

В соответствии с принятой моделью основания для характеристики его жесткости при повороте фундамента в расчет вводится коэффициент неравномерного сжатия с, имеющий размерность Н/м 3 и вычисляемый по формуле

где α₁, α₂ – коэффициенты, определяемые по рис.24 и 25.

Рис.24. К определению коэффициента α₁

Рис.25. К определению коэффициента α₂

Для характеристики работы анкеров в фундаментах используются параметры податливости: с_a t и на вдавливание с_а р . Эти параметры определяются из зависимости перемещений от нагрузок при выдергивании и вдавливании анкеров, принимаемой линейно по рис.26. При действии на фундамент сочетания нагрузок с максимальным вертикальным усилием на каждый анкер передается максимальная нагрузка, равная F_а р . В процессе работы фундамента происходит уменьшение вертикальной нагрузки до минимальной величины N`, принимаемой из второго или третьего сочетаний (N` — минимальное из значений N_a и N_min), и соответственно разгрузка анкеров до значения N₁ р . При этом соблюдается следующее соотношение:

где ξ – коэффициент, который можно принимать равным единице в диапазоне изменения N`=(0,4÷1)N_max.

Рис.26. К определению параметров податливости сжатых и выдергиваемых анкеров

1 – фактическая зависимость; 2 – зависимость, используемая в работе

В пределах изменения вертикальной нагрузки от N` до N_max параметр податливости на вдавливание определяется по формуле

где δ_al p – предельное допускаемое перемещение сжатого анкера; F_а р – несущая способность сжатого анкера.

Параметр податливости анкеров на действие выдергивающих нагрузок вычисляется по формуле

где δ_al t – предельное допускаемое перемещение выдергиваемых анкеров; F_а t – несущая способность выдергиваемого анкера.

Несущую способность анкеров рекомендуется определять по графикам статических стандартных испытаний выдергивающими и вдавливающими нагрузками. При отсутствии графиков F_а р и F_а t определяются расчетом по СНиП II-17-77, а δ_al p и δ_al t назначаются равными соответственно 0,2 предельной допустимой осадки для данного сооружения и 0,5см.

При действии на фундамент знакопеременных моментных нагрузок несущую способность сжимаемых и выдергиваемых анкеров следует определять с учетом коэффициента цикличности k, который показывает степень уменьшения несущей способности и принимается равным 0,8.

Расчетная схема фундамента с анкерами представлена на рис.27. Анкеры в расчете учитываются как жесткие стержни, воспринимающие сжимающие и выдергивающие усилия за счет сил трения по боковой поверхности и лобового сопротивления при вдавливании.

Рис.27. Расчетная схема фундамента

а – общий вид; б – схема внешних и реактивных усилий; в – схема перемещений подошвы

Для проектирования фундамента с анкерами необходимо определить характеристики грунта основания: плотность, консистенцию, угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации.

Источник

Использование анкерных болтов при строительстве фундамента

При строительстве дома по утвержденному проекту, часто нужно осуществлять крепление крупных, тяжелых элементов непосредственно к фундаменту или сваям основания. Наиболее доступный, надежный — анкерный болт.

Целевое назначение анкерных болтов

Анкерным крепежом железобетонная конструкция прочно скрепляется с несущими элементами постройки. Можно создать прочную фиксацию тяжелого промышленного оборудования, каменных блоков, новых элементов общей конструкции. С одной стороны изделия — резьба, с другой располагается фиксирующая деталь для крепления к фундаменту.

После установки на нужное место анкер становится частью постройки, облегчает процесс сооружения, так как прикручивается к вертикально расположенным сваям с прижиманием к поверхности анкерной плиты.

Изделия — крепеж, работающий по якорному принципу. Элемент предназначен для надежного соединения разных деталей, проникая глубоко в структуру каждой из них. Соединенные элементы переносят высокие нагрузки динамического и статического типа.

Для анкерных креплений применяется прочное сырье, осуществляется внешняя оцинковка для защиты от внешней среды.

Длина анкерных изделий — 15-500 см. Пропорционально длине, увеличивается величина сечения анкеров.

Какие виды анкеров бывают

Соединители активно применяются для закладки внутрь фундаментных блоков. В зависимости от параметров, формы, размеров, запаса прочности есть несколько видов болтов.

По пособию по проектированию АБ для крепления строительных конструкций, оборудования, выпущенному к СНиПу 2.09.03, основные параметры для классификации болтов — конструктивное решение и метод монтажа.

По принципу устройства выделяют изогнутые, съемные, с анкерной плиткой, составные, с коническим наконечником. По методу установки — монтируемые до заливки бетона, элементы, вставляемые в готовые основания внутрь предварительно просверленных отверстий.

Изогнутый болт

Изогнутый тип производят по нормам и стандартам ГОСТа 24379.1-80. Болт — прямой металлический штырь с загнутым концом, отчего имеет значительное внешнее сходство с крюком.

Максимальный размер такого крепежа не превышает 180 см, а область применения ограничивается железобетонными строениями фундаментного типа.

Изогнутые крепления

Готовый продукт состоит из основной шпильки с двумя гайками и шайбой. Шайбу часто увеличивают под монтаж крупногабаритного оборудования, либо установок с увеличенным диаметром крепежного отверстия.

Изделие устанавливают перед бетонированием.

Элементы с анкерной плитой

Если приспособления выпускают длиной до 5 м, то для надежной фиксации, лучшего распределения нагрузки, сверху часто крепят плиту на резьбовой участок дополнительными гайками.

Сложность анкерной плиты зависит от фундаментного болта.

Элементы с плитой на одной стороне

Благодаря такой расширенной площадке, повышается устойчивость к нагрузкам, то есть, с такими анкерами можно использовать более тяжелое оборудование. Единственный, но очень заметный минус — монтаж соединителей еще на стадии заложения фундамента.

Устройство крепят на резьбу, либо сваркой, если есть пластина из металла.

Составной крепеж

Составные анкерные крепления позволяют существенно увеличить возможную глубину заложения, даже на несколько метров.

Крепеж выпускают в строгом соответствии ГОСТу 24379.1-80, он содержит металлический основной штырь, шпильку с резьбой, скрепляющую муфту, расширенную плиту.

Крепления применяют для соединения нескольких конструктивных элементов единой стяжкой.

Составной крепежный элемент

В общий комплект составных анкеров вкладывают несколько резьбовых шпилек.

Составные элементы включают две части, которые соединяются муфтой. При использовании составного крепежа его разбирают, низ устанавливают сразу, заливают раствор, после его высыхания ставят верхнюю часть.

Съемные элементы

Съемный вариант устроен аналогично составному, подлежит монтажу нижней части до заливки бетонной смеси, а верхней – после отвердевания раствора.

Крепеж — штырь из металла с целой анкерной системой, которая позволяет загонять анкеры внутрь кладки из кирпича или камня, железобетонные сооружения.

Съемный вариант

С одной стороны расположена плита, а с другой – крепежные гайки. Отдельные части такого анкера стыкуют соединительной муфтой.

Элементы съемного типа способствуют монтажу инженерно-технического оборудования, независимо от целевого назначения конструкции, существуют в трех форматах: литой, составной, сварной болт.

Прямые анкеры

Болты для фундамента прямого типа — простые длинные штыри, достигающие в размерах до 140 см.

Этот вид анкера можно устанавливать в готовый фундамент, заранее высверлив отверстия под каждый штырь. Фиксация положения осуществляется цементным раствором, либо эпоксидным клеем.

Прямой соединитель

Обеспечение данных происходит только на очень твердых опорах для зданий, то есть, без деформационного давления.

Продукция выпускается с параметрами 1,6-4,2 мм в диаметре, от 30 см длиной. В производстве используется только высокопрочная сталь, что укрепляет болт достаточно для стойкого переноса механических нагрузок.

Изделия успешно привлекаются для монтажа оборудования в твердое, не эластичное основание.

Технические характеристики соединительного крепежа

Перед монтажом, потребуется учесть все возможные параметры анкеров, чтобы выбрать болты.

Крепежные заготовки выпускаются с диаметром шпильки 1-14 см, при максимальной длине соединительного болта до 5 м. Производство может использовать только сырье с наивысшими показателями прочности.

Готовая продукция существует в разных классах, выделенных по прочности, где наименьший допустимый параметр — 4, а наибольший – 13.

В ходе практического применения допускается дополнительная обработка.

Принцип монтажа болтов

Установку анкерных элементов начинают после укладки арматурного каркаса внутрь опалубки. Иными словами, когда подготовка перед бетонированием завершена.

Фиксируют штыри на сварку, либо вязальной проволокой, смотря, как вязали арматуру для железобетонной заливки.

Крепеж нельзя устанавливать глубже уровня заложения фундамента, нельзя использовать анкеры с видимыми дефектами или повреждениями без предварительной проверки на работоспособность. Глубина установки должна соблюдаться, иначе болт пройдет внутрь рыхлого грунта, где будет болтаться и ничего не закрепит.

Процесс не самый сложный, подлежит самостоятельному исполнению.

Нужно строго следовать утвержденному плану дома, чтобы правильно расставить элементы по задуманным точкам размещения разных конструкций. Необходимо учесть места сооружения дверных проемов, внутри которых болты не ставят. Анкер для фундамента ставят только под стены планируемого дома.

Схематично отображенный монтаж

Когда цементно-песчаная смесь будет залита в опалубку, внутрь нее вставляют соединитель. Потребуется тщательно следить за глубиной погружения анкера.

Анкерные соединения размещают не слишком плотно друг к другу, выдерживая расстояние. Обычно, между двумя крепежными точками оставляют не менее двух глубин закладывания анкеров внутрь фундамента.

Когда деталь размещена на нужной точке, выполняют корректировку по вертикали и оставляют раствор просыхать. Когда процесс отвердевания полностью завершен, выступающие над фундаментом части скрепляют пластинами из металла или досками из дерева.

Если приспособление вставляют в сухой бетон, сначала сверлят место под монтаж, которое будет намного больше, чем диаметр анкера, но не глубже толщины залитого фундамента.

По нормативным документам производится заготовка клеящего раствора, либо смеси цемента с песком, готовую смесь заливают в отверстие. Внутрь забетонированной дырки вставляют соединитель, выравнивают по вертикали, оставляют до просыхания.

Основания принципа соединения анкеров

Анкерные соединители удерживаются внутри фундаментов, благодаря воздействию разных сил — упор, склеивание, трение, но они возникают при взаимодействии монолита с соединением.

Во время распорки разжимной цанги возникают аналогичные силы, упор распределяется по болту, где компенсируется внутренним сопротивлением, которое противоречит силе излома.

Склеивание нивелирует давление, возникающее от касательного напряжения на месте контакта анкера с бетоном.

Выбор крепежа осуществляют на основании предполагаемой величины нагрузки на одну точку. Берут в расчет особенности основания, чтобы найти нужный тип крепления. Важный фактор — основные характеристики фундамента: вид, степень прочности, структура.

Размер используемой анкерной системы выбирают, исходя из физических параметров устанавливаемого сооружения. Чем больше, тяжелее конструкция, тем длиннее, толще должны быть болты.

Затем, высчитывают оптимальное расстояние между болтами, согласно массе, габаритам прикрепляемой конструкции или технического обеспечения.

Рекомендации к верному монтажу анкеров можно посмотреть в следующем видео:

Химическое соединение

Кроме соединительных систем, принцип действия которых основан на механических связях и их воздействии, выпускается продукция, образующая соединение с фундаментом из бетона ввиду внутримолекулярных процессов.

Такие скрепляющие элементы получили название химических соединителей, в состав которых включены: металлический стержень, резьбовая поверхность, клей, внутри которого есть штырь.

Что будет в результате неправильного монтажа

Выставленные не по размерам анкеры видно на снимках геодезистов, что сразу выявляет расхождения между фактическим положением и утвержденным планом. Потребуется приложить больше усилий, чтобы исправить недочет, значит, будет перерасход финансов, времени.

Готовые сооружения принимает комиссия технадзора, которая при выявлении расположения болтов вне допусков запрещает изгиб анкеров с использованием сварки. Нельзя увеличивать отверстия на задних нижних частях колонн.

Использование анкерной химии должно предполагать увеличенный бюджет, длительные сроки. Материал дороже обычных болтов, требуется время на отвердевание.

Система крепления анкерными болтами позволяет надолго зафиксировать конструкции, оборудование. Наиболее плотное соединение образуется, если анкеры выводят из фундамента. Нужно правильно выбрать болты, выполнить установку, строго следуя технологии. Если все сделать последовательно, ровно, крепко, крепеж выдержит технику почти любой массы, габаритов.

Наглядно процесс правильной эксплуатации химического крепления показан в нижеследующем видео:

Источник