Оценка несущей способности анкерного болта на вырыв

Оцените несущую способность анкерного болта на растяжение, сравнив два режима разрушения между собой — вырыв бетона и собственную прочность болта на растяжение по стали — и получите результат по определяющему режиму, а также допускаемую рабочую нагрузку при выбранном вами коэффициенте запаса.

Большинство быстрых версий этого калькулятора прячут формулу за одним «эмпирическим коэффициентом», который нужно заранее знать. Этот калькулятор вычисляет фактическое уравнение вырыва бетона по ACI 318 и сравнивает его с прочностью болта по стали, поэтому вы видите, какой режим разрушения ограничивает соединение, а не одно непрозрачное число.

Как пользоваться

1. Выберите тип анкера — анкер с головкой, забетонированный при заливке (cast-in), или устанавливаемый после заливки (механический/клеевой). Это задаёт постоянную kc для вырыва бетона; анкеры cast-in получают более высокое значение.
2. Введите диаметр анкера и эффективную глубину анкеровки — оба значения в мм.
3. Введите прочность бетона на сжатие (f'c, в MPa) — обычно 20–40 MPa для обычного конструкционного бетона.
4. Выберите класс прочности болта (от 4.6 до 10.9) или выберите «Своё значение», чтобы ввести собственное временное сопротивление.
5. Задайте общий коэффициент запаса — 4 это обычное консервативное значение для предварительной оценки.
6. Прочтите определяющую предельную несущую способность (меньшее из значений вырыва бетона или разрыва стали) и допускаемую рабочую нагрузку — и в kN, и в lbf.

Формулы

Вырыв бетона — базовая прочность одиночного анкера на вырыв по ACI 318-19 §17.6.2.2.1, в единицах СИ:

Nb = kc × √f'c × hef^1.5

kc = 10 для забетонированных анкеров с головкой и 7 для анкеров, устанавливаемых после заливки (нативные для СИ постоянные, которые ACI 318-19 публикует рядом с kc = 24 / 17 в американской системе единиц). Это базовая прочность на вырыв — она предполагает, что анкер расположен достаточно далеко от краёв и других анкеров, чтобы эффекты группы и расстояния до края не снижали её.

Прочность на растяжение по стали — площадь сечения болта, работающая на растяжение, умноженная на его временное сопротивление:

Nsa = Ase × futa

Ase приближённо принимается равной 75% от номинального сечения (по основному диаметру) — стандартное эмпирическое правило для уменьшенной площади растяжения резьбовой детали при отсутствии конкретной спецификации резьбы.

Калькулятор выдаёт min(Nb, Nsa) как определяющую несущую способность, поскольку любой из режимов разрушения может быть определяющим в зависимости от пропорций анкера и прочности бетона.

Что это не учитывает

Это предварительная оценка, а не полный расчёт по Приложению D ACI 318. Здесь намеренно не применяются поправочные коэффициенты на расстояние до края, на расстояния/группы анкеров, на эксцентриситет или на трещины в бетоне — для их расчёта нужна фактическая раскладка анкера (расстояния до краёв, расстояния до соседних анкеров, приложенный момент). Здесь также не проверяются данные ICC-ES для конкретного продукта анкера, устанавливаемого после заливки, которые могут заметно отличаться от используемого здесь общего значения kc.

Заменяет ли это инженера-строителя?

Нет. Здесь применяются стандартные формулы из учебников на основе введённых вами размеров и свойств материалов. Реальный расчёт анкеровки — особенно для несущих, сейсмических или критичных для безопасности конструкций — требует полной проверки по главе 17 / Приложению D ACI 318 (или методу CCD) и рассмотрения квалифицированным инженером-строителем.

Связанные инструменты

Если нужен крутящий момент затяжки болта, а не его несущая способность на вырыв, см. Калькулятор крутящего момента болта. Подбираете размер сварного шва вместо болтового соединения? Попробуйте связанные инструменты расчёта сварных швов в категории «механическое производство».