3.1. Розрахунок анкерних болтів

Анкерні болти (далі - болти) для кріплення будівельних конструкцій і устаткування до бетонних і залізобетонних елеме­нтів (фундаментів, силових полів, стін і т.п.) застосовують при розрахунковій температурі зовнішнього повітря до -650С.

У випадку нагрівання бетону конструкцій, в які закла­дають болти, понад 500С в розрахунках повинен враховуватися вплив температури на міцнісні характеристики матеріалу конс­трукцій, болтів, підлив, клейових складів і т.п.

Розрахункові технологічні температури встановлюються завданням на проектування.

Болти, призначені для роботи в умовах агресивного се­редовища і підвищеної вологості, слід проектувати з урахуван­ням додаткових вимог, запропонованих СНиП 2.03.11-85.

При наявності відповідного обґрунтування допускається застосування інших способів закріплення устаткування на фун­даментах (наприклад, на віброгасниках, клеї та ін.).

За умовами експлуатації болти підрозділяються на роз­рахункові й конструктивні. До розрахункових відносяться бол­ти, що сприймають навантаження, які виникають при експлуа­тації будівельних конструкцій чи роботі устаткування. До конс­труктивних відносяться болти, що передбачаються для кріплен­ня будівельних конструкцій і устаткування, стійкість яких проти перекидання чи зрушення забезпечується власною вагою конс­трукції або устаткування. Конструктивні болти призначаються для рихтування будівельних конструкцій і устаткування під час їхнього монтажу і для забезпечення їх стабільної роботи при експлуатації, а також для запобігання їх випадкових зсувів.

Будівельними нормами СНиП 2.09.03-85 «Спорудження промислових підприємств» болти з відгином і анкерною плитою рекомендується застосовувати для кріплення конструкцій і уста­ткування без обмежень, а болти, встановлювані в свердловини, використовувати для кріплення будівельних конструкцій і уста­ткування, що не зазнають значних динамічних навантажень.

Для кріплення несучих колон будинків і споруд, облад­наних мостовими кранами, а також для висотних будинків і спо­руд, вітрове навантаження для яких є основним, не допускається застосовувати болти, встановлювані в свердловини, за винятком болтів з конічним кінцем, установлюваних способом віброзаг-либлення з глибиною закладення не менше 20ds.

Разом з тим випробування анкерних болтів на модифіко­ваних акрилових клеях щодо визначення міцності їхнього закла­дання в бетон при короткочасних, тривалих і динамічних впли­вах [65-72,88-95,110-119] показали, що такі клейові анкери мо­жуть використовуватися для кріплення будівельних конструкцій і устаткування при дії на них різних видів навантажень.

Розрахункові опори металу болтів розтягу Rs приймають за СНиП П-23-81* «Сталеві конструкції. Норми проектування».

Навантаження, що діють на болти, за характером впливу підрозділяються на статичні й динамічні. Величина, напрямок і характер навантажень від устаткування на болти повинні вказу­ватися у завданні на проектування фундаментів під устаткуван­ня.

Після установки будівельних конструкцій, устаткування і болтів у проектне положення вони повинні бути затягнуті на величину попереднього затягування F, яка для статичних наван­тажень приймається рівною 0,75Р, для динамічних навантажень - розрахункове навантаження, що діє на болт.

Згідно з [96] площа поперечного перерізу болта (за різь­бленням) визначається з умови міцності за формулою

As = k°P, (3.1)

Rs

де k0 = 1,35 - для динамічних навантажень; k0 = 1,05 - для ста­тичних навантажень.

Для знімних болтів з анкерними плитами, установлюва­них вільно в трубі, коефіцієнт k0 для динамічних навантажень приймають рівним 1,15.

При дії динамічних навантажень переріз болтів, визна­чений за формулою (3.1), треба перевірити на витривалість за формулою

As = і», (3.2)

aRs

де х - коефіцієнт навантаження, прийнятий за табл. 3.1 залежно від конструкції болта; m - коефіцієнт, прийнятий за табл. 3.2 за­лежно від діаметра болта; а - коефіцієнт, що враховує число ци­клів навантаження і прийнятий за табл. 3.3.

При розрахунку кріплень будівельних конструкцій зу­силля попереднього затягування і площу перерізу болтів визна­чають як для статичних навантажень, якщо в проекті немає спе­ціальних вказівок.

1. У дужках дана глибина закладення для болтів, що встанов­люються на модифікованих акрилових клеях, а для конічних (роз­пірних) - діаметром до 16 мм.


У дужках наведені значення коефіцієнта к для статичних навантажень.

Значення c для анкерів, забитих за допомогою модифіко­ваних акрилових клеїв.

Значення коефіцієнта к для болтів, що закладені на моди­фікованих акрилових клеях на глибину 8 ds.

Значення коефіцієнта к для болтів, що закладені на моди­фікованих акрилових клеях на глибину 10 ds.

При груповій установці болтів для кріплення устатку­вання значення розрахункового навантаження Р, що припадає на один болт, слід визначати для найбільш навантаженого болта за формулою

р = Е.+Му±. (з.з)

де N - розрахункова поздовжня сила; М - розрахунковий згина­льний момент; п - загальне число болтів; у - відстань від осі по­вороту до найбільш вилученого болта в розтягнутій зоні стику; уі - відстань від осі повороту до i-го болта, при цьому врахову­ються як розтягнуті, так і стиснуті болти.

Вісь повороту допускається приймати такою, що прохо­дить через центр ваги опорної поверхні устаткування чи башма­ка колон.

Для наскрізних сталевих колон, що мають роздільні ба­шмаки, величину розрахункового розтягуючого навантаження, що приходиться на один болт, слід визначати за формулою

Р = (м - Nb)lnh, (3.4)

де N і М - поздовжня сила і згинальний момент у наскрізній ко­лоні на рівні верху фундаменту; h - відстань між осями віток ко­лони; п - кількість болтів кріплення вітки колони; b - відстань від центра ваги перерізу колони до осі стиснутої вітки.

Для башмаків сталевих суцільних колон значення розра­хункового навантаження, що приходиться на один розтягнутий болт, слід визначати за формулою

Р = (Rbbsx - N)/п, (3.5)

де N - поздовжня сила в колоні; Rb - розрахунковий опір бетону фундаменту осьовому стиску, приймається залежно від класу бетону за табл. з.4; п - кількість розтягнутих болтів, розташова­них з однієї сторони бази колони; bs - ширина опорної плити бази колони; х - висота стиснутої зони бетону під опорною пли­тою бази колони визначається за формулою

(3.6)

l2s - 2N(e0 + c)

x    l a

Rbbs

де la - відстань від рівнодіючих зусиль у розтягнутих болтах до протилежної грані плити; с - відстань від осі колони до осі бол­та; e0 - ексцентриситет додатку навантаження; ls - довжина опорної плити бази колони.


Висота стиснутої зони % обмежується умовою

У тих випадках, коли % > ZRla , слід підвищити клас бе­тону фундаменту або збільшити опорну плиту, чи передбачити непряме армування.

Величину зусилля попереднього затягування болтів F1 для сприйняття горизонтальних (зсувних) зусиль у площині сполучення устаткування з фундаментом для зсувостійких з'єд­нань (не допускаючих зсуву опорної конструкції на величину зазору між стержнем болта і стінками отвору в стакані) треба визначати за формулою

F = kf, (3.9)

де k - коефіцієнт стабільності затягування, прийнятий за табл. 3.1; Q - розрахункова зсувна сила, що діє в опорній площині; N -нормальна сила;^ - коефіцієнт тертя, прийнятий рівним 0,25; п -число болтів.

При спільній дії вертикальних і горизонтальних (зсув­них) сил значення зусилля затягування F0 знаходиться за фор­мулою

F0 = F + F1/k . (3.10)

Площа поперечного перерізу болту за різьбленням в цьому випадку визначається за формулою

= ЩР + FX .   (3 Л1)

kRs

У зсуводопускних з'єднаннях зсувна сила, Q сприйма­ється за рахунок опору стержня болта зрізу і визначається за формулою

Q £ 0,6AsRsn . (3.12) При спільній дії осьових Р і зсувних Q зусиль їхні при­пустимі величини можуть бути визначені за формулами

Р £ 0,6AsRsn, (3.13)

Q £ 0,4AsRsn . (3.14) Величина зусилля попереднього затягування болтів F2 у цьому випадку повинна визначатися за формулою

f2 = ^sR_.       (3 .15)

Зсувну силу, Q, що діє в площині згинального моменту, для наскрізних сталевих колон, які мають роздільні башмаки під вітки колони, допускається сприймати силою тертя під стисну­тою віткою колони, що задовольняє умову

Q £ f [M + V(h - b)] . (3.16) h

Зсувну силу для сталевих суцільних колон, а також для наскрізних колон при дії зсувної сили, перпендикулярно до площини згинального моменту (зв'язеві колони) допускається сприймати силою тертя від дії поздовжньої сили і сили затягу­вання болтів і визначати за формулою

Q £ f-^ + N^ . (3.17)

Болти необхідно затягувати, як правило, з контролем ве­личини крутного моменту M£Q , Н м, значення якого знахо-дять

за формулою

M~ed = FZ , (3.18) де z - коефіцієнт, що враховує геометричні розміри різьблення, тертя на торці гайки й у різьбленні, приймають за табл. 3.5.


Мінімальну глибину закладання болтів із сталі марки ВСтЗкп2 слід приймати за табл. 3.1. При інших марках сталі бо­лтів чи іншому класі бетону за міцністю на стиск мінімальну глибину закладення      0 треба визначати за формулою

laie 0 ^ laiёm1m2, (3.19)

де m1 - відношення розрахункового опору розтяганню бетону класу В 12,5 до розрахункового опору бетону прийнятого класу; m2 - відношення розрахункового опору розтяганню металу бол­тів прийнятої марки сталі до розрахункового опору сталі марки ВСтЗкп2.

Для болтів діаметром 24 мм і більше, встановлюваних у свердловини готових фундаментів, коефіцієнт m1 слід приймати рівним 1,0.

Значення розрахункових опорів бетону розтяганню Rbt залежно від класу бетону наведені в табл.

Для зазначених класів бетону мінімальну глибину закладення дюбеля-втулки розпірної слід приймати Іанк = 6ds, з урахуванням величин таких розрахункових параметрів: коефіцієнта навантаження / = 0,4; коефіцієнта стабільності за­тягування k = 1,3 (при динамічних впливах k = 1,9); відстані між осями дюбелів не менше 5d, від краю фундаменту до осі дюбеля

- 6d.

Таблиця 3.6 - Розрахунковий опір бетону розтягу


Клас бетону

Rbt, МПа

В10

0,61

В12,5

0,7

В15

0,8

В20

0,95

В25

1,1

В30

1,2

 

Глибину закладення розпірних дюбелів, встановлюваних у менш жорсткі матеріали (цегла, керамзитобетон), треба збільшувати на 2ds у порівнянні з глибиною закладення аналогічних дюбелів, встановлюваних у конструкції з бетону класу В 12,5.

При конструктивному кріпленні устаткування для болтів з відгинами глибину закладання в бетон приймають рівною 15ds, для болтів з анкерними плитами 10ds, а для болтів, встановлю­ваних у свердловини - 5ds.

Найменші припустимі відстані між осями болтів і від осі крайніх болтів до грані фундаменту наведені в табл. 3.1.

Відстані між болтами, а також від осі болтів до грані фу­ндаменту допускається зменшувати на 2ds при відповідному збі­льшенні глибини закладення болта на 5d .

Відстань від осі болта до грані фундаменту допускається зменшувати ще на один діаметр при наявності спеціального ар­мування вертикальної грані фундаменту в місці установки бол­та.

У всіх випадках відстань від осі болта до грані фундаме­нту не повинна бути менше 100 мм для болтів діаметром 30 мм включно, 150 мм - для болтів діаметром до 48 мм і 200 мм - для болтів діаметром більше 48 мм.

При установці спарених болтів, наприклад для закріп­лення несучих сталевих колон будинків і споруд, повинна пе­редбачатися загальна анкерна плита з відстанню між отворами, рівною проектній відстані між осями болтів, або слід встанов­лювати одиночні болти з «розбігом» за глибиною. Глибину за­кладання спарених болтів при відстані між їхніми осями 8ds і

більше слід призначати 5ds, при відстані менше 8ds - рівною 20ds.

Відстань від краю плити до осі болта слід обирати не менше 2ds, при цьому площа анкерної плити має бути не менше 32ds.


Розрахункові площі поперечних перерізів болтів (за різьбленням) залежно від їхнього діаметра наведені в табл. 3.7.

Діаметри конструктивних болтів вказані в завданні на проектування фундаментів. При відсутності таких вказівок діа­метри конструктивних болтів призначаються відповідно до діа­метра отворів у опорних частинах устаткування.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я