ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА
И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА (НИИЖБ)
ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ
ЗАКЛАДНЫХ ДЕТАЛЕЙ
ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Москва Стройиздат 1984

Рекомендованы к изданию решением секции № 1 железобетонных конструкций Научно-технического совета НИИЖБ Госстроя СССР.

Содержат основные положения по проектированию сварных и штампованных закладных деталей для конструкций из тяжелого и легкого бетонов, данные по материалам, методы и примеры расчета, конструктивные требования, способы сварки, антикоррозионной защиты и фиксации закладных деталей.

Для инженерно-технических работников проектных организаций.

Разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. А.П. Васильев, кандидаты техн. наук Н.И. Катин, А.М. Подвальный, Г.Н. Судаков, инженеры В.И. Игнатьев, Б.А. Шитиков) при участии ЦНИИПромзданий Госстроя СССР (инж. И.К. Никитин), МНИИТЭП ГлавАПУ Мосгорисполкома (инженеры В.И. Сомов, Б.А. Алферов) и ЦНИИЭП жилища Госгражданстроя СССР (канд. техн. наук В.В. Королев, инж. В.А. Кафанов).

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

УСИЛИЯ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЗАКЛАДНУЮ ДЕТАЛЬ

N - нормальная сила;

Q - сдвигающая сила;

Qx и Qy - сдвигающие силы, действующие соответственно вдоль осей х и у, находящихся в плоскости наружной грани пластины и проходящих через центр тяжести нормальных анкеров в направлении осей ее симметрии;

Qtot - равнодействующая сдвигающих сил Qx и Qy;

М - изгибающий момент относительно оси, находящейся в плоскости наружной грани пластины и проходящей через центр тяжести всех анкеров;

Мх и My - соответственно изгибающие моменты относительно x и y;

Т - крутящий момент;

Nan - наибольшее растягивающее усилие в одном ряду нормальных анкеров;

Nan1 - наибольшее растягивающее усилие в одном нормальном анкере;

Qan - сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд нормальных анкеров;

Qan1 - наибольшее сдвигающее усилие, приходящееся на один нормальный анкер;

- наибольшее сжимающее усилие в одном ряду нормальных анкеров;

- наибольшее сжимающее усилие в одном нормальном анкере.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ

Rb и Rbt - расчетные сопротивления бетона соответственно осевому сжатию и растяжению для предельных состояний первой группы;

Rs - расчетное сопротивление анкеров закладной детали из арматурной стали для предельных состояний первой группы;

Ry - расчетное сопротивление прокатной стали закладной детали при растяжении, сжатии и изгибе по пределу текучести;

Rsq - расчетное сопротивление прокатной стали закладной детали при сдвиге, соответствующее Rs в главе СНиП II-23-81 «Стальные конструкции»;

Eb - начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении.

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Аaп - площадь поперечного сечения нормальных анкеров наиболее напряженного ряда;

Аaп1 - площадь поперечного сечения наиболее напряженного нормального анкера, приваренного в тавр к пластине;

Аап, tot - площадь поперечного сечения нормальных анкеров закладной детали;

Аaпi - площадь сечения наклонных анкеров наиболее напряженного ряда;

Аап, tot, i - площадь поперечного сечения наклонных анкеров;

zx и zу - расстояния между крайними рядами нормальных анкеров, расположенных соответственно вдоль осей х и у;

d - номинальный диаметр анкерного стержня;

laп - длина зоны анкеровки, определяемая согласно п. 5.7 настоящих Рекомендаций;

la - длина анкерного стержня;

g - угол между анкерными стрежнями и пластиной или угол отгиба полосовых анкеров;

d - толщина пластины закладной детали и полосовых анкеров;

Asp - площадь проекции поверхности одного сферического выступа на плоскость, нормальную к оси полосового анкера;

bsa - ширина полосового анкера штампованной закладной детали;

lsa - длина полосового анкера штампованной закладной детали.

РАЗНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

n - общее число анкеров;

пх и nу - число анкеров в крайних рядах, параллельных соответственно осям х и у.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование стальных сварных и штампованных закладных деталей для конструкций из тяжелого и легкого бетонов при действии статических нагрузок.

1.2. При проектировании закладных деталей следует соблюдать требования глав СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП II-23-81 «Стальные конструкции», СНиП II-28-73* «Защита строительных конструкций от коррозии» и «Инструкции по сварке соединений арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций» (СН 393-78).

1.3. При проектировании железобетонных конструкций рекомендуется применять унифицированные закладные детали или их элементы, утвержденные в установленном порядке.

1.4. Закладные детали должны отвечать условиям механизированного изготовления.

1.5. Расчетные сопротивления бетона растяжению и сжатию Rbt и Rb вводятся в расчет закладных деталей с учетом коэффициентов условий работы бетона gbi, принимаемых по главе СНиП 2.03.01-84.

Если в бетонном элементе в месте установки закладной детали имеется арматура, коэффициент условий работы бетонной конструкции gb9 = 0,9 можно не учитывать.

1.6. При расчете закладных деталей кроме проектных эксцентриситетов учитываются случайные эксцентриситеты, вызванные отклонениями при монтаже, а также в размерах железобетонных изделий и закладных деталей и т.п., в пределах нормированных допусков.

2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАКЛАДНЫХ ДЕТАЛЕЙ

2.1. Сварные закладные детали состоят в основном из пластин с приваренными к ним анкерными стержнями. В зависимости от характера действующих на деталь усилий, места расположения и удобства установки ее в арматурный каркас применяют детали с нормальными анкерами из арматурной стали, приваренными втавр (рис. 1), наклонными, приваренными внахлестку, и нормальными (рис. 2, а-в), или только наклонными, приваренными под слоем флюса (рис. 2, г).

2.2. Закладные детали, изображенные на рис. 2, а-в, следует применять при действии на деталь сдвигающей силы или при одновременном воздействии сдвигающей и отрывающей сил, когда Q>N. Их применение наиболее целесообразно в тех случаях, когда нормальные анкеры находятся на таком расстоянии от края элемента, что может произойти откол бетона. Деталь, изображенную на рис. 2, в, применяют при знакопеременной нагрузке, а деталь, изображенную на рис. 2, г, - при действии отрывающей и сдвигающей сил, когда Qan>Nan/tg g.

Рис. 1. Закладные детали с нормальными анкерами

а - без усилений; б - с анкерными пластинами; в - с высаженными головками; г - с двумя пластинами (типа «закрытый столик»)

Рис. 3. Закладные детали усложненной конструкции

а - с жесткими анкерами; б - с приваркой уголков

Рис. 2. Закладные детали с нормальными и наклонными анкерами

а-в - с наклонными анкерами, приваренными внахлестку, и нормальными; г - с наклонными анкерами, приваренными под слоем флюса

Рис. 4. Штампованные закладные детали

1 - участок закладной детали, выполняющий функцию пластины; 2 - полосовой анкер

2.3. Применение закладных деталей только с нормальными анкерами рекомендуется в случаях, не указанных в п. 2.2, а также при Q>N, если установка деталей с наклонными анкерами в арматурный каркас затруднительна.

2.4. Закладные детали усложненной конструкции (рис. 3) рекомендуется проектировать при действии на деталь больших знакопостоянных и знакопеременных нагрузок, когда нельзя применить детали с анкерными стержнями. Такие закладные детали проектируются на основе экспериментальных данных.

2.5. Штампованные закладные детали (рис. 4) наиболее рационально применять при действии на них небольших нагрузок, например для железобетонных элементов крупнопанельных зданий или для деталей, передающих нагрузку от стеновой панели к колонне, и т.п.

Примечание. Участок штампованной закладной детали, выполняющий (аналогично сварной детали) функцию пластины, в дальнейшем будем именовать «пластина».

3. МАТЕРИАЛЫ

3.1. Анкеры сварных закладных деталей рекомендуется проектировать преимущественно из арматурной стали классов А-II и A-III диаметром 8-25 мм. Марку стали для анкерных стержней принимают по табл. 1 настоящих Рекомендаций.

3.2. Пластины сварных закладных деталей и штампованные закладные детали, рассчитываемые на усилия от статических нагрузок, рекомендуется проектировать:

а) для расчетной температуры эксплуатации конструкций до минус 30 °С вкл. из стали марок ВСт3кп2 (ГОСТ 380-71*) и ВСт3кп2-1 (ТУ 14-1-3023-80);

б) для расчетной температуры эксплуатации конструкций ниже минус 30 °С до минус 40 °С вкл. из стали марок ВСт3пс6 (ГОСТ 380-71*), ВСт3пс6-1 и ВСт3пс6-2 (ТУ 14-1-3023-80).

Расчетную температуру следует принимать согласно п. 1.3 главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. Можно применять и сталь других марок при соблюдении требований по выбору материалов для сварки (см. главу СНиП II-23-81).

4. РАСЧЕТ ЗАКЛАДНЫХ ДЕТАЛЕЙ

4.1. Расчет анкерных стержней, приваренных втавр к плоским элементам стальных закладных деталей, на действие изгибающего момента, нормальной и сдвигающей сил, действующих в одной плоскости симметрии закладной детали (рис. 5, а), следует производить по формуле

(1)

где

(2)

Таблица 1

Вид арматуры и документы, регламентирующие качество

Класс армату туры

Марка стали

Диаметр, мм

Условия эксплуатации конструкций

Статические нагрузки

в отапливаемых зданиях

на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях при расчетной температуре

до минус 30 °С вкл.

ниже минус 30 °С до минус 40 °С вкл.

ниже минус 40 °С до минус 55 °С вкл.

ниже минус 55 °С до минус 70 °С вкл.

Стержневая горячекатаная гладкая (ГОСТ 5781-82)

A-I

Ст3сп3

8-22

+

+

+

+

-

Ст3пс3

8-22

+

+

+

-

-

Ст3кп3

8-22

+

+

-

-

-

ВСт3сп2

8-22

+

+

+

+

+

ВСт3пс2

8-22

+

+

+

-

-

ВСт3пс4

8-22

+

+

+

+

+

ВСт3пс6

8-22

+

+

+

+

+

ВСт3кп2

8-22

+

+

-

-

-

ВСт3Гпс2

8-18

+

+

+

+

-

Стержневая горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 5781-82)

А-II

ВСт5сп2

10-25

+

+

+

-

-

ВСт5пс2

10-16

+

+

+

-

-

ВСт5пс2

18-25

+

+

-

-

-

Ас-II

10ГТ

10-25

+

+

+

+

+

A-III

35ГС

8-25

+

+

+

-

-

25Г2С

8-25

+

+

+

+

-

(3)

(4)

z - расстояние между крайними рядами анкеров; паn - число рядов анкеров вдоль направления сдвигающей силы. Если не обеспечивается равномерная передача сдвигающей силы Q на все ряды анкеров, при определении сдвигающего усилия Qan учитывается не более четырех рядов; j - коэффициент, определяемый для анкерных стержней диаметром 8-25 мм (для тяжелого бетона классов В12,5 - В50 и легкого бетона классов В 12,5-В30) по формуле

(5)

но принимаемый не более 0,7. Для бетона классов выше В50 коэффициент j принимается как для бетона класса В50. Для тяжелого (обычного) бетона коэффициент j можно определять по табл. 2.

Рис. 5. Схема усилий, действующих на закладную деталь

а - в одной плоскости симметрии; б - в двух плоскостях симметрии

В формуле (5): Rb и Rs - в МПа; Aan1 - в см2; - коэффициент, принимаемый равным: для тяжелого (обычного) бетона - 1; для мелкозернистого бетона вида А - 0,8; для мелкозернистых бетонов видов Б и В - 0,7; для легкого бетона - (где - объемная масса бетона, кг/м3). При определении Rb коэффициент (см. главу СНиП 2.03.01-84) принимается равным 1; j1 - коэффициент, определяемый по формуле

(6)

но принимаемый не менее 0,15.

Коэффициент w принимается равным:

(имеется прижатие); (7)

(нет прижатия). (8)

Если растягивающие усилия в анкерах отсутствуют, j1 = 1.

Площадь сечения анкеров остальных рядов должна приниматься равной площади сечения анкеров наиболее напряженного ряда.

В формулах (1) и (4) нормальная сила N считается положительной, если она направлена от закладной детали (см. рис. 5), и отрицательной, если она направлена к ней. Если нормальные усилия Nап и , а также сдвигающее усилие Qan при вычислении по формулам (2) - (4) получают отрицательные значения, в формулах (1) и (3) они принимаются равными нулю.

Кроме того, если Nап получает отрицательное значение, в формуле (3) принимается = N.

При расположении закладной детали на верхней (при бетонировании) поверхности изделия коэффициент j уменьшается на 20 %, а значение принимается равным нулю.

4.2. Расчет нормальных анкеров закладных деталей на действие расположенных в двух плоскостях симметрии закладной детали изгибающих моментов и сдвигающих сил, а также нормальной силы (рис. 5, б) рекомендуется выполнять по формуле

Таблица 2

Диаметр анкера, мм	Коэффициент j
		для класса тяжелого (обычного) бетона
		В15			В20			B25			B30			B40			B50
		для класса арматуры
		A-I	А-II	A-III	A-I	A-II	A-III	A-I	A-II	A-III	A-I	А-II	A-III	A-I	A-II	A-III	A-I	A-II	A-III
8	0,60	-	0,48	0,66	-	0,53	0,70	-	0,57	0,70	-	0,60	0,70	-	0,66	0,70	-	0,70
10	0,58	0,52	0,45	0,64	0,57	0,50	0,69	0,62	0,54	0,70	0,65	0,57	0,70	0,70	0,63	0,70	0,70	0,66
12	0,55	0,50	0,43	0,61	0,55	0,48	0,66	0,59	0,52	0,70	0,62	0,55	0,70	0,69	0,60	0,70	0,70	0,63
14	0,53	0,47	0,41	0,58	0,52	0,46	0,63	0,56	0,49	0,66	0,59	0,52	0,70	0,65	0,57	0,70	0,69	0,60
16	0,50	0,45	0,39	0,55	0,49	0,43	0,59	0,53	0,47	0,63	0,56	0,49	0,69	0,62	0,54	0,70	0,65	0,57
18	0,47	0,42	0,37	0,52	0,46	0,41	0,56	0,50	0,44	0,59	0,53	0,46	0,65	0,58	0,51	0,68	0,61	0,54
20	0,44	0,39	0,34	0,49	0,44	0,38	0,52	0,47	0,41	0,55	0,50	0,43	0,61	0,54	0,48	0,64	0,58	0,50
22 25	0,41 0,37	0,37 0,33	0,32 0,29	0,46 0,41	0,41 0,37	0,36 0,32	0,49 0,44	0,44 0,40	0,39 0,35	0,52 0,47	0,46 0,42	0,41 0,37	0,57 0,51	0,51 0,46	0,45 0,40	0,60 0,54	0,54 0,49	0,47 0,43

Примечания: 1. Для бетона класса В 12,5 коэффициент j следует уменьшать на 0,02 по сравнению с коэффициентом j для бетона класса В15.

2. Значения коэффициентов j приведены при произведении коэффициентов условия работы бетона, равном 1.

(9)

где

(10)

(11)

(12)

(13)

j - см. п. 4.1 настоящих Рекомендаций; j1 - коэффициент, определяемый по формуле (6), но принимаемый не менее 0,15; w - коэффициент, принимаемый

(имеется прижатие); (14)

(нет прижатия). (15)

Площадь сечения остальных анкерных стержней принимается равной площади наиболее напряженного анкерного стержня.

Все остальные рекомендации, касающиеся знаков усилий и т.д., приведенные в п. 4.1, относятся к расчетным формулам настоящего пункта.

Если выполняется условие

(16)

значение , в формуле (11) заменяют на (см. п. 4.1).

4.3. Расчет нормальных анкеров закладных деталей на действие нормальной и сдвигающей сил, а также изгибающих и крутящего моментов (рис. 6) рекомендуется производить по формуле (9), где Nan1, , j и j1 определяются соответственно по формулам (10), (13), (5) и (6), a Qan1 - no формуле

(17)

здесь

(18)

(19)

Рис. 6. Схема усилий, действующих на закладную деталь при наличии крутящего момента

Рис. 7. Схема усилий, действующих на закладную деталь с анкерами, приваренными внахлестку и втавр

rx max и rу тах - расстояния от анкерного стержня, наиболее удаленного от центра тяжести всех анкеров, соответственно до осей у и х; rx i и rу i - расстояния анкерного стержня соответственно до осей y и х.

4.4. В закладной детали с анкерами, приваренными внахлестку под углом от 15 до 30° и втавр (рис. 7), наклонные анкеры следует рассчитывать на действие сдвигающей силы (при Q>N, где N - отрывающая сила) по формуле

(20)

где - см. п. 4.1 настоящих Рекомендаций.

При этом устанавливаются нормальные анкеры, которые следует рассчитывать по формуле (1) при j1 = 1 и при значении Qan, равном 0,1 сдвигающего усилия, определяемого по формуле (3). Допускается уменьшать площадь сечения наклонных анкеров за счет передачи на нормальные анкеры части сдвигающей силы, равной Q - 0,9 RsAan,tot,i. В этом случае j1 определяется по формуле (6).

Если на закладную деталь действует только сдвигающая сила, площадь сечения нормальных и наклонных анкеров рекомендуется определять из условия

Q ? 0,9 Rs Аап,tot,i + 0,9 Rs Аап,tot j. (21)

где j - см. п. 4.1 настоящих Рекомендаций; при этом второе слагаемое должно быть не менее 0,1Q.

4.5. Если под флюсом к пластине приварены только наклонные анкеры под углом g?45° (рис. 8), при Qan > Nan/tg g расчет таких анкеров можно производить аналогично расчету нормальных анкеров (см. п. 4.1 настоящих Рекомендаций) по формуле

(22)

где Aan,I - площадь сечения анкеров наиболее напряженного ряда;

(23)

(24)

(25)

Рис. 8. Схема усилий, действующих на закладную деталь с наклонными анкерами, приваренными под слоем флюса

z - расстояние между крайними рядами анкеров, но в плоскости пластины;

пап - число рядов анкеров вдоль направления сдвигающей силы;

(26)

j - см. п. 4.1 настоящих Рекомендаций;

но не более 0,15; (27)

(имеется прижатие); (28)

(нет прижатия). (29)

При отсутствии в анкерах растягивающих усилий принимается j1i = 1.

Если величины Nan,i, Qan,i и менее нуля, в формулах (22) и (24) они принимаются равными нулю.

4.6. Конструкция сварных закладных деталей с приваренными к ним элементами, передающими нагрузку на закладные детали, должна обеспечивать включение анкерных стержней в работу в соответствии с принятой расчетной схемой. Внешние элементы закладных деталей и их сварные соединения рассчитывают согласно указаниям главы СНиП II-23-81. При расчете пластин и фасонного проката на отрывающую силу рекомендуется принимать, что они шарнирно соединены с нормальными анкерными стержнями. Если элемент, передающий нагрузку, приваривается к пластине по линии расположения одного из рядов анкеров, при расчете отрывающую силу рекомендуется уменьшать на величину nr?Aan1Rs (nr - число анкеров в данном ряду)

Кроме того, толщину пластины расчетной закладной детали, к которой втавр привариваются анкеры, следует проверять из условия

(30)

где dd - расчетный диаметр анкерного стержня. Для типов сварных соединений, обеспечивающих большую зону включения пластины в работу при вырывании из нее анкерного стержня и при соответствующем экспериментальном обосновании, возможна корректировка условия (30).

4.7. Если все нормальные анкеры растянуты, т.е. выполняется условие

(31)

(где - см. п. 4.1 настоящих Рекомендаций), производят расчет на выкалывание бетона следующим образом:

а) для нормальных анкеров с усилением на концах (см. рис. 9, а и п. 5.8) из условия

(32)

где А - площадь проекции на плоскость, нормальную к анкерам, поверхности выкалывания, идущей от усилений анкеров (краев анкерных пластин, высаженных головок или от мест пересечения коротышей с анкером) под углом 45° к осям анкеров; при эксцентриситете силы относительно центра тяжести анкеров размер проекции поверхности выкалывания в направлении этого эксцентриситета уменьшается на величину, равную 2е0, при соответствующем смещении наклонной грани поверхности выкалывания (рис. 9, а); площади анкерных пластин или высаженных головок, расположенных на поверхности выкалывания, не учитываются; j2 - коэффициент, принимаемый равным: для тяжелых бетонов - 0,5; для бетонов на пористых заполнителях - 0,4; j3 - коэффициент, принимаемый равным:

Рис. 9. Схема выкалывания бетона анкерами закладной детали

а - с усилениями на концах при  б - без усилений на концах при  1 - точка приложения нормальной силы N; 2 - поверхность выкалывания; 3 - проекция поверхности выкалывания на плоскость, нормальную к анкерам

При этом, если часть стержня длиной а расположена в зоне бетона при , j3 рекомендуется определять по формуле

(33)

Сжимающие напряжения в бетоне sbc, перпендикулярные нормальному анкеру и распределенные по всей его длине, определяются как для упругого материала по приведенному сечению от постоянно действующих нагрузок при коэффициенте надежности по нагрузке, равном 1; а1 и а2 - размеры проекции поверхности выкалывания; e1 и e2 - эксцентриситеты силы N относительно центра тяжести площади А в направлении соответственно а1 и а2;

Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.