Грунтовые анкерные болты в строительстве используются для соединения конструктивных и неструктурных элементов с бетоном. Соединение производится путем сборки различных компонентов, таких как: анкерные болты, стальные пластины, ребра жесткости. Анкерные болты передают различные виды нагрузки: силы растяжения и сдвига. Соединение между элементами конструкции может быть представлено стальной колонной, прикрепленной к железобетонному фундаменту. Принимая во внимание, что распространенным случаем неструктурного элемента, прикрепленного к конструктивному, является соединение фасадной системы с железобетонной стеной.
Грунтовые анкеры — это эффективные удерживающие устройства, используемые во многих различных типах сооружений, включая подпорные стены, плотины, причалы, опоры мостов и фундаменты зданий. Анкеры подвергаются напряжению (активное крепление) для предотвращения перемещения конструкции, и они обычно передают свою нагрузку на фиксированную длину. Их обычно называют натяжными анкерами и они подходят для работы в условиях сильных горных пород. Для анкеров, вмонтированных в грунт или слабую породу, используются анкеры с распределением нагрузки на сжатие (и растяжение), поскольку они основаны на последовательности небольших последовательных длин соединений, а не на одной уникальной большей длине соединения.
Типы заземляющих анкерных болтов, используемых в строительстве
- Прямой ствол с гравитационным заполнением / с заполнением под низким давлением; обычно они устанавливаются в скальных породах, очень жестких связных грунтах, а также в песчаных или щебнистых грунтах с использованием методов вращательного бурения или шнека с полым стволом.
- Прямой ствол с затиркой под давлением; они наиболее подходят для крупнозернистых грунтов и слабых трещиноватых пород, а также используются в мелкозернистых грунтах без сцепления. Затирка впрыскивается в зону крепления с давлением более 150 фунтов на квадратный дюйм. Могут использоваться различные методы сверления и затирки швов.
- С одинарной или множественной разверткой; в основном они устанавливаются с большими незакрытыми отверстиями в связных грунтах, а затирка укладывается без давления.
- После затирки швов; они устанавливаются с использованием отложенных многократных впрыскиваний затирки и используются для увеличения площади поверхности затирки корпуса перечисленных выше анкеров для увеличения способности передачи нагрузки
Компоненты грунтовых анкеров
Они выпускаются в широком диапазоне размеров и грузоподъемности, длиной до 70 м и мощностью более 3000 кН. Это легкие, устойчивые к коррозии анкеры, которые можно устанавливать с уровня земли вручную или с помощью портативного оборудования, в зависимости от размера и условий грунта. Нагруженные, они оказывают давление на конус грунта, который окружает их по всей длине, обеспечивая очень хорошее сопротивление движению. Поскольку они создают минимальное нарушение грунта при монтаже и могут подвергаться нагрузкам с точной удерживающей способностью, они предлагают популярный метод крепления на месте широкого спектра конструкций.
Грунтовые анкеры с цементным раствором, называемые просто грунтовыми анкерами, устанавливаются в заполненные раствором буровые скважины. Грунтовые анкеры с цементным раствором также называются “подхватами”. Основными компонентами грунтового анкера с цементным раствором являются:
- анкерное крепление;
- длина без напряжения (без привязки);
- длина соединения.
Анкерное крепление представляет собой комбинированную систему из головки анкера, несущей пластины и трубы, которая способна передавать усилие предварительного напряжения от предварительно напряженной стали (стержня или пряди) на поверхность грунта или несущую конструкцию. Компоненты крепления для стержневого и прядевого сухожилий соответственно. Несвязанная длина — это та часть предварительно напряженной стали, которая может свободно упруго удлиняться и передавать силу сопротивления от соединяемой длины к конструкции. Ограничитель сцепления представляет собой гладкую пластиковую втулку, которая надевается на сухожилие по всей длине без соединения, чтобы предотвратить сцепление предварительно напряженной стали с окружающим раствором. Она позволяет предварительно напряженной стали в несвязанном участке удлиняться без препятствий во время испытаний и нагружения и оставляет предварительно напряженную сталь несвязанной после блокировки. Длина соединения сухожилий — это длина предварительно напряженной стали, которая соединена с цементным раствором и способна передавать приложенную растягивающую нагрузку в грунт. Длина соединения анкеров должна располагаться за поверхностью критического разрушения.
Часть полного узла крепления грунта называется сухожилием. Сухожилие включает в себя элементы из предварительно напряженной стали (пряди или стержни), средства защиты от коррозии, оболочки (также называемые оболочками), центраторы и распорки, но конкретно исключает затирку Оболочка представляет собой гладкую или гофрированную трубу, которая защищает предварительно напряженную сталь на несвязанной длине от коррозии. Центраторы располагают сухожилие в отверстии для сверления таким образом, чтобы вокруг сухожилия было достигнуто заданное минимальное покрытие раствором. Для многоэлементных сухожилий используются распорки для разделения нитей или стержней сухожилий таким образом, чтобы каждый элемент был надлежащим образом прикреплен к анкерному раствору. Затирка представляет собой смесь на основе портландцемента, которая обеспечивает передачу нагрузки от сухожилия к грунту и обеспечивает защиту сухожилия от коррозии.
Проектирование и установка грунтовых анкеров
Ожидаемый срок службы анкера зависит от коррозионной активности грунта, в который он помещен, и используемых материалов. Основной компонент анкера, который иногда называют ‘сухожилием’, может быть изготовлен из широкого спектра материалов:
- Стальной стержень или проволочная прядь
- Стеклопластик
- Алюминиевый сплав – 30 лет+
- Твердый анодированный алюминиевый сплав – 40 лет+
Постоянные анкеры могут иметь дополнительную коррозионностойкую защиту. Временные анкеры могут быть удалены после использования. Метод установки будет варьироваться в зависимости от ситуации; для вдавливания или ввинчивания анкера в грунт обычно используются приводные стержни, спиральные гнезда и ударные молотки, а также простые ручные инструменты. В зависимости от условий грунта может потребоваться сначала просверлить отверстие для установки анкера, а иногда может потребоваться использовать обсадную колонну для поддержки отверстия перед установкой анкера.
Отверстие может быть предварительно заделано или после заделки после установки. Как правило, анкер затем натягивается и фиксируется на головной плите. Необходимо позаботиться о том, чтобы во время установки не были повреждены коммуникации или другие препятствия в грунте.
Конечная производительность анкера зависит от:
- Угол сдвига грунта.
- Размер анкера.
- Глубина установки.
- Нагрузка, приложенная к анкеру.
Анкеры могут очень хорошо работать как в зернистых грунтах, так и в жестких, связных грунтах. Мягкие аллювиальные глины, которые слабее, могут потребовать большего размера анкера и большей глубины заглубления.
Возможность извлечения анкеров может быть проверена в аналогичных грунтовых условиях перед установкой.