Что такое анкер с предварительным напряжением

17.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Инъекционный предварительно напряженный анкер (далее — анкер) представляет собой устройство, один конец которого закрепляется в грунте путем инъецирования твердеющего раствора, а другой после предварительного напряжения фиксируется на удерживаемом сооружении.

Анкеры подразделяются на две категории в зависимости от их конечного назначения:

• – временные анкеры, удерживающие какое-либо сооружение (временное или постоянное) определенное время и становящиеся ненужными после проведения соответствующей стадии строительных работ;
• – постоянные анкеры, являющиеся составной частью конструкции и обеспечивающие устойчивость капитального сооружения в течение длительного времени, предусмотренного проектом.

Конструктивно анкеры состоят из оголовка, анкерной тяги и анкерной заделки. Оголовок — часть анкера, обеспечивающая натяжение анкера и удержание анкеруемого сооружения от смещения. Анкерная тяга — напрягаемый элемент анкера, передающий выдергивающее усилие от анкеруемого сооружения в анкерную заделку. Анкерная заделка — часть анкера, обеспечивающая передачу выдергивающего усилия от сооружения окружающему грунту.

В зависимости от способа связи анкерной тяги с окружающим грунтом существуют два основных типа анкерной заделки (рис. 17.2).

Анкерная заделка первого типа выполняется в виде цементного ядра, которое связывает анкерную тягу с окружающим грунтом. При передаче выдергивающего усилия грунту цементное ядро подвергается растяжению (см. рис. 17.2, а), что вызывает появление в нем радиальных трещин. Анкерная заделка второго типа выполняется в виде зацементированной в окружающий грунт опорной трубы, нижний конец которой соединен с анкерной тягой. Здесь выдергивающее усилие передается окружающему грунту от нижнего конца опорной трубы через ее наружную поверхность (рис. 17.2, б). Анкерную тягу запрессовывают цементным раствором соотношением В/Ц = 0,25÷0,35 [3].

Во временных анкерах применяют анкерную заделку первого типа (рис. 17.3, а), которая имеет сравнительно простую конструкцию и несложную защиту от коррозии — покрытие анкерной тяги цементным камнем.

В отдельных случаях анкерную заделку первого типа используют и для постоянных анкеров, выполняя ее следующим образом (рис. 17.3, б). Анкерную тягу запрессовывают цементным раствором в ребристую полиэтиленовую оболочку и располагают в цементном ядре зоны заделки. Хотя при передаче выдергивающего усилия в цементе и образуются трещины, присущие анкерной заделке первого типа, ребристая полиэтиленовая оболочка обеспечивает анкерной тяге достаточную защиту от коррозии.

В постоянных анкерах применяют анкерную заделку второго типа, где выдергивающее усилие, передаваемое окружающему грунту, сжимает цементное ядро, которое защищает от коррозии стальную опорную трубу (рис. 17.3, в).

В качестве напрягаемого элемента в анкерах используют одиночные арматурные стержни, пучки из отдельных проволок и пучки из семипроволочных прядей. Несущая способность анкеров в виде одиночных стержней ограничена сечением и классом стержневой арматуры, выпускаемой промышленностью. Применение в анкерах высокопрочной арматурной проволоки и семипроволочных прядей позволяет подбирать сечение анкерной тяги, близкое к расчетному, и использовать анкеры в широком диапазоне нагрузок.

Число проволок или прядей в пучке подбирают исходя из условия симметричного их расположения относительно оси анкера.

Оголовок анкера из стержневой арматуры представляет собой шпильку с резьбой, упорную полусферу и гайку, которые равнопрочны анкерной тяге. Шпильку к анкерной тяге приваривают ванным способом. Упорная полусфера образует шарнир с полусферической опорной плитой, закрепленной на анкеруемом сооружении,

Оголовок анкера из высокопрочной проволоки или арматурных прядей выполняют в виде конусной обоймы и запрессовывающего конуса с пазами для размещения арматурного пучка. Обойма и конус обычно используются при предварительном натяжении железобетонных конструкций,

При устройстве анкеров применяют материалы, соответствующие требованиям государственных стандартов или технических условий, утвержденных в установленном порядке.

Для создания высококачественной зоны заделки в анкерах применяют цементный раствор, приготовленный из портландцемента марки М400 и выше, воды и пластифицирующих добавок. В качестве пластифицирующих добавок применяют СДБ или мылонафт. СДБ вводят в количестве 0,2 % сухого вещества от массы цемента, а мылонафт — 0,12—0,15 %. Цементный раствор должен обладать оптимальной вязкостью, минимальным водоотделением и защищать от коррозии анкерную тягу. Оптимальная вязкость определяется в процессе опытных работ и достигается для песчаных грунтов при водоцементном отношении В/Ц = 0,4÷0,6, а для глинистых грунтов — при В/Ц = 0,25÷0,35 [3].

Арматурные стали выбирают в зависимости от конструкции анкера, воспринимаемой им нагрузки, а также от условий возведения и эксплуатации сооружения. Для анкеров рекомендуется преимущественно применять высокопрочную арматурную проволоку классов В-П, Вр-II и арматурные канаты класса К-7, термически упрочненную стержневую арматуру классов Ат-IV и AT-V, горячекатаную стержневую арматуру класса A-V. Допускается также применять стержневую арматуру: горячекатаную класса A-IV, термически упрочненную класса Ат-IV, упрочненную вытяжкой класса А-III в, а также новые виды арматуры, осваиваемые промышленностью [8].

Для предохранения металла анкерной тяги от коррозии его покрывают различными лакокрасочными защитными покрытиями и мастиками или используют полиэтиленовые и металлические трубы, оклеечную изоляцию, полимерные пленки и пр.

В качестве противокоррозионных защитных покрытий металла на основе лакокрасочных материалов применяют краски: этинолевую ЭКЖС-40, эпоксидно-каучуковую ЭКН и эпоксидно-фурфуролацетоновую ЭФАЖС.

Противокоррозионные мастики представляют собой композиции битума с минеральными наполнителями и полимерными добавками, а также битумно-эпоксидные композиции. Широкое применение имеют битумно-резиновые мастики заводского изготовления МБР-65, МБР-75, МБР-90 и МБР-100 [1].

Во временных анкерах напрягаемую часть вплоть до зоны заделки защищают лакокрасочным покрытием в два слоя или надевают полиэтиленовую трубу.

В постоянных анкерах сплошное противокоррозионное лакокрасочное покрытие, нанесенное на всю длину анкерной тяги, защищают от механических повреждений дополнительной полиэтиленовой трубой, а пространство между трубой и анкерной тягой заполняют герметикой или мастикой.

Во временных анкерах оголовок и выступающую часть анкерной тяги покрывают двойным слоем краски, с тем чтобы предотвратить воздействие вредных разрушительных агентов. Оголовок постоянного анкера имеет двойную защиту от коррозии — он закрыт колпаком, который заполнен герметикой или мастикой.

В качестве примеров можно привести описание инъекционных анкеров, распространенных в зарубежных странах.

Во Франции фирма «Сиф-Баши» разработала два типа анкеров: TMS и TMD.

В анкерах TMS (рис. 17.4, а) закрепление полиэтиленовой оболочки ТМ в нескальном грунте и заделка арматуры в полиэтиленовую оболочку производятся одновременно. Анкерная тяга выполнена в виде отдельного арматурного стержня, пучка проволок или прядей. Оголовок анкера типовой, используемый при предварительном напряжении железобетона (соответствует применяемой арматуре). По длине свободной части анкера арматура защищена толстой полиэтиленовой трубой. В анкерной заделке арматура центрируется и защищается снаружи ребристой полиэтиленовой оболочкой, в которой имеются клапаны, распределенные по всей длине анкерной заделки. Внутри разделение свободной части анкера и анкерной заделки выполняется уплотнительной пробкой, на которой закрепляются ребристая полиэтиленовая оболочка и защитная труба. Снаружи анкерная заделка отделяется расширяющимся устройством цилиндрической формы — пакером, который сообщается с внутренней частью анкерной заделки. Пакер выполнен из ткани, пропускающей воду и задерживающей частицы цемента. Имеются две полиэтиленовые трубки: одна — для инъецирования цементного раствора (доходит до низа анкерной заделки), а другая — для заполнения свободной части анкера противокоррозионной мастикой (доходит до низа свободной части).

Анкер полностью собирается в заводских условиях и готовым поставляется на строительную площадку.

Заделка анкера TMD (рис. 17.4, б) в грунте проводится в две фазы: сначала закрепляется в нескальном грунте стальная труба, а затем в эту трубу заделывается арматура. Анкер TMD содержит такую же арматуру и имеет тот же оголовок, что и анкер TMS. По длине свободной части арматура защищена толстой поливинилхлоридной трубой. В анкерной заделке арматура центрируется и защищается снаружи стальной трубой с клапанами, распределенными по всей длине зоны заделки. Труба имеет кольцевые выступы, предназначенные для улучшения анкеровки трубы в скважине и арматуры в трубе. Свободная часть анкера отделяется от анкерной заделки пакером той же конструкции, что и пакер анкера TMS.

Западногерманская фирма «Бауэр» разработала и широко применяет в нескальных грунтах анкеры различных типов, показанные на рис. 17.5.

Источник

Приложение 17 (справочное). Предварительно-напрягаемые анкеры

Предварительно напрягаемые анкеры (ПНА) в зависимости от характера трещиноватости и обводненности породного массива могут выполняться в виде стержневых конструкций, омоноличенных либо по всей длине, либо за пределами закрепляемой зоны в замке (корне) и в оголовке (корневые анкеры).

ПНА предназначаются для крепления большепролетных выработок и вертикальных обнажении # горного массива в трещиноватых скальных грунтах с коэффициентом крепости (см. п. 4.28 настоящих Норм).

В этих условиях прочность закрепления замков должна обеспечиваться не ниже 550 кН. При пересечении замками анкеров зон дробления или глинистых прослоек толщиной более 1 м (по направлению оси замка) возможно снижение прочности закрепления в результате ослабления сцепления цементно-песчаного раствора со стенками скважины. В этих случаях вопрос о способах повышения прочности закрепления замков должен решаться на основании результатов дополнительных контрольных испытаний замков.

Для изготовления анкерных стержней используют арматуру периодического профиля, металлические канаты, арматурные проволоки, пряди, для омоноличивания — песчано-цементные и полимерные составы. При использовании песчано-цементных составов работы по установке ПНА должны производиться при температуре воздуха в тоннеле и раствора не ниже плюс 5°С, при полимерных — не ниже минус 5°С.

Конструктивно омоноличенный по всей длине ПНА представляет собой установленный в буровую скважину арматурный стержень, изготовляемый из стали марки 25Г2С класса А-Ш, который после предварительного натяжения омоноличивается нагнетанием в скважину цементно-песчаного раствора.

Стержень по возможности должен изготовляться из цельной арматуры без стыка, а соединение его с хвостовиком осуществляется встык контактной сваркой под флюсом.

Предел прочности в 7-суточном возрате образцов растворов, применяемых для омоноличивания ПНА, должен быть не ниже 20 МПа.

Основание оголовка ПНА выполняется из бетона марки М300 (класс В22,5).

Предел прочности в 7-суточном возрасте образцов бетона должен быть не менее 15 МПа.

Оборудование для приготовления раствора и инъектирования скважин включает:

растворосмесительную установку вместимостью 40 — 80 л; рекомендуется для применения растворомешалка турбулентная типа С-868 с вертикальным использованием вала вместимостью 80 л;

плунжерный растворонасос типа С-757 или С-251 производительностью до 1 с виброситом;

ручной растворонасос типа С-420А;

инъекционные резиновые шланги диаметром от 1 до , рассчитанные на давление до 1,0 МПа;

инъекционные трубки с внутренним диаметром 20 — 22 мм и толщиной стенок 2-3 мм, длиной 10 м, изготовленные из полиэтилена высокой плотности или стальные;

мерные емкости для дозировки раствора.

Оборудование для натяжения стержней ПНА состоит из гидравлического домкрата усилием не менее 600 кН, установочных приспособлений к нему и насосной станции типа НСП-400.

В состав вспомогательного оборудования входят подмости для производства работ по установке, лебедка грузоподъемностью 0,3 — 0,4 т для подъема стержней ПНА и других материалов на подмости, а также различный ручной инструмент (лопаты, кувалды, ключи гаечные и т.п.).

К месту работ по установке ПНА должны быть подведены электроэнергия, вода и сжатый воздух.

Установке анкеров предшествует бурение скважин с продувкой для очистки от буровой мелочи, осыпавшейся породы и удаления скопившейся воды. При водопритоке более 1 л/мин производятся цементация скважины до его прекращения и повторное разбуривание.

Непосредственно после инъектирования в скважину вводится стержень ПНА и устанавливается в проектное положение. Разрыв во времени между окончанием инъектирования и установкой стержня более 30 мин не допускается.

При устройстве оголовка конец обсадной трубы должен быть введен в устье скважины. Закладные детали установить так, чтобы плоскость плиты была перпендикулярна оси скважины.

По периметру плиты устанавливается опалубка, после чего пространство между ней и скальной поверхностью заполняется бетоном.

После выполнения указанных операций предусматривается технологический перерыв не менее 7 суток для набора необходимой прочности раствором замка и бетоном оголовка, после чего производится вторичное инъектирование.

Натяжение стержня ПНА следует производить не позднее чем через 1 ч с момента окончания вторичного инъектирования.

До установки в скважины стержни ПНА должны пройти испытания на прочность по специальной методике.

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

Источник

Предварительное напряжение стержневой и канатной арматуры в железобетонных конструкциях

Принципиальные схемы систем преднапряжения стержневой арматуры и арматурных канатов «на бетон».

О ТЕХНОЛОГИИ

Преднапряженный бетон – строительный материал способный выдержать высокие нагрузки на прогиб. Достигаются эти уникальные свойства путем натяжения части или всех задействованных в работе арматурных канатов во время изготовления железобетонной конструкции.

Существует два основных способа создания предварительного напряжения.

Первый способ называется «на упоры»: напрягаемая арматура натягивается и фиксируется на специальной несущей раме, имеющей большую жесткость. После бетонирования и набора бетоном необходимой прочности происходит обрезка или расклинка натянутой арматуры. Этот способ характерен для изготовления сборных железобетонных элементов на ЖБИ заводах, с которых транспортируется на строительную площадку.

Компания «ПСК-Строитель» использует второй, более современных способ, применяемый в монолитном строительстве, который называется «на бетон». При таком способе существенно экономятся расходы на транспортировку, так как железобетонная конструкция формируется на строительной площадке, на объект доставляются только материалы и элементы систем. В качестве основных напрягаемых элементов мы предлагаем использовать канатную и/или стержневую арматуру.

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ арматурных канатов

Элементы системы преднапряжения стержневой арматуры SAS

Элементы системы преднапряжения стержневой арматуры DYWIDAG

• Гладкая высокопрочная арматура DYWIDAG
• Высокопрочная арматура винтового профиля DYWIDAG
• Соединительная муфта DYWIDAG
• Глухой анкер для системы без сцепления с бетоном DYWIDAG
• Тяжной анкер для системы без сцепления с бетоном DYWIDAG
• Глухой анкер для системы со сцеплением с бетоном DYWIDAG
• Тяжной анкер для системы со сцеплением с бетоном DYWIDAG

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ В МОНОЛИТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

• Создание пролетов более 8 метров
• Сокращение толщины перекрытия и/или балки
• Увеличение чистой высоты помещения
• Снижение прогибов
• Снижение нагрузок от собственного веса на вертикальные конструкции и фундаменты
• Повышение трещиностойкости
• Увеличение прочности и срока эксплуатации
• Снижение расхода материалов
• Снижение стоимости конструкции

УСЛУГИ

Обеспечиваем полный комплекс услуг по устройству преднапряжения в построечных условиях.

Источник