Методические рекомендации по установке закладных деталей и анкерных болтов приклеиванием к бетону и защите их от коррозии

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УСТАНОВКЕ ЗАКЛАДНЫХ ДЕТАЛЕЙ И АНКЕРНЫХ БОЛТОВ ПРИКЛЕИВАНИЕМ К БЕТОНУ И ЗАЩИТЕ ИХ ОТ КОРРОЗИИ
Утверждены
Замдиректора Союздорнии
канд. техн. наук Б. С. Марышевым

Позволяют обоснованно назначать геометрические параметры прикреплений закладных деталей и качественно выполнять приклеивание их к поверхности бетона и (или) в отверстиях, высверленных в нем.
Предусмотрено приклеивание к бетону закладных деталей в виде:
стальных пластин с приваренными к ним анкерными стержнями;
стальных пластин, прикрепляемых к бетону с помощью анкерных болтов;
анкерного стержня с кольцом, пластиной или крюком для крепления коммуникаций или оборудования;
стальных пластин, прикрепляемых к бетону с помощью сквозных анкерных болтов, закрепленных на накладке.
Описаны все виды необходимых работ: от конструирования и расчета закладных деталей до контроля качества их приклеивания.
Предисловие
В процессе эксплуатации мостовых сооружений возникает необходимость заменять изношенные деформационные швы, наращивать бордюры, устраивать вместо бордюров парапетные или барьерные ограждения, устанавливать дополнительную арматуру и т.д. При выполнении этих работ требуется прикреплять к бетону дополнительные закладные детали и анкерные болты.
В настоящих "Методических рекомендациях по установке закладных деталей и анкерных болтов приклеиванием к бетону и защите их от коррозии" приводит с я методика, позволяющая обоснованно назначать геометрические параметры прикрепляемых деталей и качественно выполнять перечисленные работы.
Методические рекомендации разработаны кандидатами технических наук Б. П. Беловым и И. Д. Сахаровой.
Авторы согласны оказать практическую помощь во внедрении рекомендаций на договорной основе.
Замечания и предложения по настоящей работе просим направлять по адресу: 143900, Московская обл. г. Балашиха-6, Союздорнии.
1. Общие положения
1.1. "Методическими рекомендациями по установке закладных деталей и анкерных болтов приклеиванием к бетону и защите их от коррозии" следует руководствоваться при установке закладных деталей и анкеров в железобетонные, бетонные и каменные конструкции любого назначения при их сооружении, ремонте или реконструкции.
1.2. Настоящие Методические рекомендации разработаны в развитие действующих норм и рекомендаций по проектированию стальных закладных деталей для железобетонных конструкций и отражают особенности конструирования закладных деталей, расчетов и технологии их установки приклеиванием к бетону.
2. Конструкции закладных деталей и расчет их закрепления
2.1. Закладные детали могут быть выполнены в виде:
стальных пластин с приваренными к ним анкерными стержнями (рис. 1, а);
стальных пластин, прикрепляемых к бетону с помощью анкерных болтов (рис. 1, б);
анкерного стержня с кольцом, пластиной или крюком для крепления коммуникаций или оборудования (рис. 1, в);
стальных пластин, прикрепляемых к бетону с помощью сквозных анкерных болтов, закрепленных на накладке (рис. 1, г).



Рис. 1. Закладные детали:
1 - стальная пластина; 2 - анкерный стержень; 3 - анкерный болт; 4 - шайба; 5 - гайка;
6 - отверстие; 7 - анкерный стержень с кольцом для крепления; 8 - накладка

2.2. Толщину стальных пластин определяют по формуле (1), но она должна быть не менее 5 мм:

где d - диаметр анкерного стержня или болта;
Rs - расчетное сопротивление растяжению стали анкерного стержня или болта;
Rsq - расчетное сопротивление сдвигу стали пластины.
2.3. В качестве анкерных стержней и болтов следует использовать арматурную сталь периодического профиля диаметром 12-25 мм. Для болтов предпочтительно использовать арматурную сталь винтового профиля.
2.4. Расчет бетона на выкалывание анкерными стержнями (болтами) и определение числа и диаметра анкерных стержней выполняют так же, как и расчет при использовании закладных деталей, устанавливаемых в опалубку перед бетонированием конструкции.
2.5. При креплений закладных деталей к бетону приклеивают стальные пластины по их плоскостям и вклеивают анкерные стержни и болты в отверстия (рис. 2).




Рис. 2. Крепление закладных деталей к бетонным, железобетонным и каменным элементам конструкций: 1 - бетонный, железобетонный или каменный элемент; 2 - клей; 3 - стальная пластина; 4 - анкерный стержень; 5 - отверстие, заполненное клеем; 6 - шайба и гайка;
7 - анкерный болт; 8 - накладка

2.6. Глубину вклеивания L анкерных стержней и болтов (см. рис. 2, а, б) рекомендуется назначать не менее вычисленной по формуле
(1)
где D - диаметр цилиндра, по поверхности которого проверяется скалывание;
т - коэффициент, учитывающий условия работы и зависящий от состава клея и глубины вклеивания анкерного стержня; принимают по табл. 1;
Rв,sh1 - расчетное сопротивление соединения сдвигу принимают по табл. 2.
Таблица 1
Количество отвердителя, % оптимального Коэффициент т при глубине вклеивания
анкерного стержня, см
количества 10 20 30 40 50 и более
100 и менее 1,10
1,10 0,95
0,95 0,80
0,80 0,65
0,65 0,55
0,55
150 1,10
1,00 0,95
0,85 0,80
0,70 0,65
0,60 0,55
0,50
200 1,10
0,75 0,95
0,65 0,80
0,55 0,65
0,45 0,55
0,40
250 0,90
0,45 0,75
0,38 0,60
0,30 0,50
0,25 0,40
0,25

Примечания: 1. Над чертой приведены значения для соединений "бетон - клей", под чертой - "клей - анкерный стержень".
2. Оптимальное количество отвердителя, вводимого в состав клея, рекомендуется принимать (% массы эпоксидной смолы): УП-0633М - 16, сложного амина - 15, диэтилентриамина - 9.

Расчетную глубину вклеивания анкерных стержней вычисляют дважды (проверяют скалывание по соединениям "бетон - клей" и "клей - анкерный стержень" и назначают соответствующий диаметр цилиндра скалывания и расчетное сопротивление соединения сдвигу.


Таблица 2
Показатель прочности соединения Значение показателя прочности соединения, МПа
"бетон - клей" "клей - анкерный стержень"
Расчетное сопротивление Rв,sh1 2,5 13,0
Временное сопротивление Rв,sh2 6,0 20,0
Среднеквадратическое отклонение Rв,sh3 1,0 1,8

Примечания: 1. При расчетах на долговременную нагрузку и выносливость значение показателя прочности следует умножать на коэффициенты соответственно 0,6 и 0,7.
2. Прочность соединения "бетон - клей" приведена при наличии в зоне приклеивания закладных деталей бетона класса В40. Чтобы установить прочность соединения при бетонах других классов, следует вводить поправочный коэффициент, принимаемый по табл. 3.
Таблица 3
Класс бетона по прочности на сжатие В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60
Поправочный коэффициент 0.75, 0,85 1,00 1,12 1,24 1,37 1,50

2.7. Допускается глубину вклеивания анкерных стержней назначать менее установленной по п. 2.6. При этом число анкерных стержней, работающих на выдергивание, в наиболее напряженном ряду nsup следует вычислять по формуле:

где n - число анкерных стержней, работающих на выдергивание, в наиболее напряженном ряду, определенном в соответствии с п. 2.4;
ф (х) - функция нормального распределения (табулирована);

Rqu и Rqv - соответственно среднее значение и среднеквадратическое отклонение прочности заделки анкерных стержней, МПа;


Глубину вклеивания анкерных стержней рекомендуется назначать равной не менее 10 диаметров стержня.
2.8. Глубину вклеивания одиночного анкерного стержня (см. рис. 2, в) необходимо назначать не менее вычисленной по формуле (1), при этом расчетная сила Q (кН) не должна превышать вычисленную по формуле (2) и расчетное сопротивление стержня срезу:
(2)
где d - диаметр анкерного стержня, см;
Rв - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.
При воздействии на анкерный стержень только сдвигающей силы глубину вклеивания допускается снижать до 7 диаметров анкерного стержня, при этом расчетная сдвигающая сила не должна быть более вычисленной по формуле

где Rв,loc - расчетное сопротивление бетона смятию.
2.9. Диаметр канала для вклеивания анкерных стержней и болтов необходимо выбирать таким, чтобы в процессе установки закладных деталей обеспечивалось попадание стержней- в каналы или болтов в отверстия закладной детали, исходя при этом из допустимых отклонений от проектных размеров между осями отверстий и стержней (болтов). Не рекомендуется назначать диаметр канала таким, чтобы проектный слой клея между стержнем и поверхностью канала превышал 15 мм.
Допускается вклеивать анкерные стержни (болты) в пазы, если поверх пазов уложен слой армированного бетона или через них выше стержней проходит поперечная (к стержням) арматура.
2.10. Если к стальным пластинам закладных деталей с анкерными стержнями или болтами после приклеивания будут непосредственно привариваться элементы конструкций, то между пластинами и бетоном (см. рис. 2) предусматривают вместо клея использование цементного раствора, укладываемого слоем 5-15 мм.
2.11. Прочность закрепления стальных пластин, прикрепляемых к бетону с помощью сквозных анкерных болтов (см. рис. 2, г), проверяют обычными методами.
3. Материалы и оборудование
3.1. Для анкерных стержней и болтов рекомендуется арматурная сталь периодического профиля классов, А-I - А-III.
Марку стали для анкерных стержней назначают в зависимости от условий эксплуатации конструкций.
Пластины закладных деталей необходимо проектировать для конструкций, расчетная температура эксплуатации которых до минус 30°С включительно, из стали марок ВСт3кп2 и ВСт3кп2-1, ниже минус 30°С до минус 40°С включительно - из стали марок ВСт3пс6 ВСт3пс6-1 и ВСт3пс6-2.
3.2. Для приклеивания пластин и вклеивания анкерных стержней рекомендуются составы клея, приведенные в табл. 4.

Таблица 4
Номер Количество компонента, мас. ч.
состава клея Эпоксидная Пластификатор Отвердитель Наполнитель Тиксотропная
смола Фуриловый спирт Дибутилфталат УП-0633М Сложный амин Диэтилентриамин (цемент) добавка
Клей на эпоксидной смоле ЭД-20 или ЭИС-1
1 100 20 - 15-50 - - 150-300 0-20
2 100 20 - - 12-35 - 150-300 0-20
3 100 20 - - - 6-25 150-300 0-20
4 100 - 20 16-50 - - 150-250 0-20
5 100 - 20 - 15-45 - 150-250 0-20
6 100 - 20 - - 9-20 150-250 0-20
Клей на эпоксидной смоле ЭД-14 или ЭД-16
7 100 20 - 13-50 - - 150 0-15
8 100 20 - - 11-35 - 150 0-15
9 100 20 - - - 6-7 150 0-15
10 100 - 20 13-50 - - 100-300 0-15
11 100 - 20 - 15-40 - 100-300 0-15
12 100 - 20 - - 7-25 100-300 0-15


Количество отвердителя назначают в зависимости от требуемых температуры склеивания и величин технологической, адгезионной и когезионной жизнеспособности.
Технологическая жизнеспособность - это время, в течение которого клей может быть нанесен на склеиваемые поверхности или залит в отверстия; определяется по появлению нитей отрыва при извлечении из клея палочки. Рекомендуемая технологическая жизнеспособность клея - 0,5-2 ч.
Адгезионная жизнеспособность - это время, в течение которого соединяемые поверхности склеиваются; определяется по потере прилипаемости к клею пальца руки. Рекомендуемая адгезионная жизнеспособность клея - 1-4 ч.
Когезионная жизнеспособность - это время, в течение которого клей набирает достаточную прочность (время полимеризации); определяется испытанием образцов. Рекомендуемая когезионная жизнеспособность клея - 6-24 ч.
Тиксотропную добавку (аэрозоль, аэросил, сажу, асбестовую крошку) вводят в состав клея для повышения его вязкости с целью предотвратить вытекание клея из отверстий и отекание с вертикальных поверхностей.
Предварительно (до начала выполнения работ) в лаборатории исходя из наличия материалов необходимо подобрать состав клея и количество компонентов в пределах рекомендуемых в табл. 4, применительно к конкретным условиям производства работ.
3.3. Для грунтования бетонных поверхностей перед склеиванием используют клей такого же состава, как и для склеивания, но без наполнителя и тиксотропной добавки. Взамен пластификатора или в дополнение к нему в состав грунтовки вводят растворитель (ацетон или толуол) в количестве, равном количеству (по массе) эпоксидной смолы.
3.4. В качестве каналообразователей для формирования в свежеуложенном бетоне отверстий для анкерных стержней рекомендуется применять резинотканевые рукава или полиэтиленовые трубки.
3.5. Для сверления в затвердевшем бетоне отверстий для анкерных стержней рекомендуется, использовать станок передвижной марки ИЭ-1801, укомплектованный кольцевыми алмазными сверлами.
Допускается сверлить отверстия перфораторами электрическими (например, марки ИЭ-4707), электромагнитными (ИЭ-4709) или пневматическими (П-47).
3.6. Приготавливать клей рекомендуется в клеемешалке (рис. 3), предназначенной для получения клея в небольших объемах.
...