Расчет анкерных болтов фундаментов

Обновлено: 19.04.2024

1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.09.03 "Сооружения промышленных предприятий" и применяется при креплении анкерными болтами (далее болтами), включая болты и дюбели распорного типа, строительных конструкций и оборудования к бетонным, железобетонным и кирпичным элементам (фундаментам, силовым полам, стенам и т.д.), эксплуатируемых при расчетной температуре наружного воздуха до минус 65 включительно и при нагреве бетона фундамента до 50 ° С.

Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 2.01.01.

Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.

1.2. При нагреве бетона фундамента свыше 50 ° С в расчетах должно учитываться влияние температуры на прочностные характеристики материала фундамента, болтов, подливок, клеевых составов и т.п.

1.3. Болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды к повышенной влажности, должны проектироваться с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 3.04.03.

1.4. Требования настоящего Пособия не исключают, при наличии соответствующего обоснования, применение других способов закрепления оборудования на фундаментах (например, на виброгасителях, на клею и др.).

1.5. Рекомендации настоящего Пособия должны также соблюдаться при выполнении работ по установке и закреплению строительных конструкций и технологического оборудования в процессе монтажа.

2.1. По конструктивному решению болты подразделяются на следующие типы: изогнутые; с анкерной плитой; составные с анкерной плитой; съемные с анкерным устройством; прямые; с коническим концом.

2.2. По способу установки болты подразделяются на устанавливаемые до бетонирования фундаментов и устанавливаемые на готовые фундаменты или другие конструктивные элементы в просверленные или готовые "колодцы".

Болты изогнутые и с анкерной плитой, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования, приведет на рис. 1.

Рис. 1. Болты, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования

а - изогнутые; б, в, г - с анкерной плитой; д, е - составные с анкерной плитой

Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов в специальные анкерные устройства, заранее предусмотренные в теле фундамента, приведены на рис. 2.

Рис. 2. Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов

а - с плоской анкерной плитой (М12-М48); б - с литой анкерной плитой (М56-М125); в - со сварной анкерной плитой (М56-М100)

Болты изогнутые, устанавливаемые в колодцах, приведены на рис 3.

Рис. 3. Болты, устанавливаемые в "колодцах", заранее предусмотренных в фундаментах

Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые синтетическим клеем (эпоксидным, силоксановым) или с помощью цементно-песчаной смеси методом виброзачеканки, приведены на рис. 4.

Рис. 4. Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов

а - закрепляемые синтетическим клеем (а. с. № 209305); б - закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (а. с. № 419305)

Болты распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые с помощью разжимных цанг или цементно-песчаным раствором способом вибропогружения, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Болты, распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов

а - закрепляемые с помощью разжимной цанги (а. с. № 539170); б, в - закрепляемые цементно-песчаным
раствором способом вибропогружения (а. с. № 737573 и а. с. № 763525)

Распорные дюбели (далее дюбели), устанавливаемые в просверленные скважины строительных элементов (стены, колонны и т.п.) и закрепляемые с помощью распорных устройств, приведены на рис. 6.

Рис. 6. Дюбели распорные, устанавливаемые в просверленные скважины готовых конструкций

2.3. По условиям эксплуатации болты подразделяются на расчетные и конструктивные.

К расчетным относятся болты, воспринимающие нагрузки, возникающие при эксплуатации строительных конструкций или работы оборудования.

К конструктивным относятся болты, предусматриваемые для крепления строительных конструкций и оборудования, устойчивость которых против опрокидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкции или оборудования. Конструктивные болты предназначаются для рихтовки строительных конструкций и оборудования во время их монтажа и для обеспечения стабильной работы конструкций и оборудования во время эксплуатации, а также для предотвращения их случайных смещений.

Уровень динамичности устанавливается в зависимости от типа и характера оборудования.

2.4. Болты для крепления конструкций и оборудования должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ 24379.0 "Болты фундаментные. Общие технические условия" и ГОСТ 24379.1 "Болты фундаментные. Конструкция и размеры".

Классификация болтов в соответствии с указанными стандартами приведена в табл. 1.

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Изогнутые c анкерной плитой

Составные с анкерной плитой

Съемные с анкерным устройством

Изогнутые в колодцах

Прямые на клею и с цементно-песчаной виброзачеканкой

С коническим концом

2.5. Болты изогнутые (см. рис. 1 , а) предназначаются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования в тех случаях, когда высота фундамента не зависит от глубины заделки болтов в бетон.

2.6. Болты с анкерной плитой (см. рис. 1, б, в, г), имеющие меньшую глубину заделки по сравнению с болтами изогнутыми, рекомендуется применять в тех случаях, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон.

2.7. Болты составные с анкерными плитами (см. рис. 1, д, е) применяются в случаях установки оборудования методом поворота или надвижки (например, при монтаже вертикальных цилиндрических аппаратов химической промышленности). В этих случаях муфта и нижняя шпилька с анкерной плитой устанавливается в массив фундамента во время бетонирования, а верхняя шпилька ввертывается в муфту на всю длину резьбы после установки оборудования через отверстия в опорных частях.

Длина ввинчивания шпильки в муфту должна быть не менее 1,6 диаметра резьбы болта.

2.8. Болты изогнутые и с анкерной плитой устанавливаются до бетонирования фундаментов на специальных кондукторных устройствах, строго фиксирующих их проектное положение в процессе бетонирования.

2.9. Болты съемные (см. рис. 2) рекомендуется применить главным образом для крепления тяжелого прокатного, кузнечно-прессового, электротехнического и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в тех случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене.

При установке съемных болтов в массив фундамента закладывается только анкерная арматура (анкерные устройства), а шпилька устанавливается свободно в трубе после устройства фундамента.

2.10. Болты изогнутые, устанавливаемые в "колодцах" готовых фундаментов (см. рис. 3) с последующим замоноличиванием колодца бетоном, рекомендуются для крепления оборудования и строительных конструкций в тех случаях, когда не могут быть установлены болты в просверленные скважины.

2.11. Болты прямые на синтетических клеях (эпоксидном или силоксановом) и закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (см. рис. 4) рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования с уровнем асимметрии цикла r ³ 0,6 - для болтов на синтетических клеях и r ³ 0,8 - для болтов на виброзачеканке.

Болты, закрепляемые с помощью эпоксидного клея, могут эксплуатироваться при расчетной температуре наружного воздуха до минус 40 ° С и при нагреве бетона до 50 ° С, болты, закрепляемые силоксановым клеем, - соответственно до минус 40 ° С и до 100 ° С.

2.12. Болты распорного типа, закрепляемые с помощью разжимной цанги (см. рис. 5, а), и распорные дюбели (см. рис. 6) предназначаются для крепления строительных конструкций и оборудования, испытывающих статические и вибрационные нагрузки ( r ³ 0,9).

2.13. Болты с коническим концом, закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (см. рис. 5, б, в), рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования, за исключением оборудования, вызывающего значительные динамические и ударные нагрузки (кузнечно-прессовое оборудование, прокатные клети, электродвигатели большой мощности и др.).

Примечание. Болты с коническим концом исполнения 2 изготовляются высадкой, исполнения 3 - навинчиванием конической втулки.

2.14. Болты, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов, не допускается применять для крепления несущих колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами, а также для высотных зданий и сооружений, для которых ветровая нагрузка является основной.

Для крепления указанных конструкций допускается применять болты с коническим концом, устанавливаемые способом вибропогружения.

При этом глубина заделки болтов должна быть не менее 20 d .

При мероприятиях, обеспечивающих надежность и долговечность анкеровки (увеличенная глубина заделки, дополнительные анкерующие устройства и т.д.), допускается крепление указанных конструкций болтами других типов, устанавливаемыми в просверленные скважины готовых фундаментов, по согласованию с организацией - разработчиком этих болтов.

2.15. Для крепления технологического оборудования допускается устанавливать в скважинах болты диаметром свыше 48 мм при соответствующем технико-экономическом обосновании и при наличии бурового оборудования.

2.16. Распорные дюбели предназначаются для закрепления главным образом сантехнического, электротехнического и вентиляционного оборудования, а также элементов отделки, облицовки и пр.

Конструкции и размеры распорных дюбелей приведены в прил. 1.

2.17. Дюбели предназначаются для конструктивного закрепления различного мелкого оборудования, а также металлоконструкций, деталей декоративной отделки и других элементов на фундаментах, стенах и других строительных конструкциях из бетона, железобетона и кирпича.

Техническая документация на дюбели разработана ВНИИмонтажспецстроем.

2.18. Узлы крепления болтами с разжимной цангой и распорными дюбелями допускается вводить в эксплуатацию сразу после установки болтов и дюбелей.

3.1. Нагрузки, действующие на болты, по характеру воздействия подразделяются на статические и динамические. Величина, направление и характер действующих нагрузок от оборудования на болты должны быть указаны в задании на проектирование фундаментов под оборудование.

3.2. Мака сталей расчетных болтов, эксплуатируемых при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 65 ° С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями табл. 2.

1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.09.03 "Сооружения промышленных предприятий" и применяется при креплении анкерными болтами (далее болтами), включая болты и дюбели распорного типа, строительных конструкций и оборудования к бетонным, железобетонным и кирпичным элементам (фундаментам, силовым полам, стенам и т.д.), эксплуатируемых при расчетной температуре наружного воздуха до минус 65 включительно и при нагреве бетона фундамента до 50 ° С.

Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 2.01.01.

Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.

1.2. При нагреве бетона фундамента свыше 50 ° С в расчетах должно учитываться влияние температуры на прочностные характеристики материала фундамента, болтов, подливок, клеевых составов и т.п.

1.3. Болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды к повышенной влажности, должны проектироваться с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 3.04.03.

1.4. Требования настоящего Пособия не исключают, при наличии соответствующего обоснования, применение других способов закрепления оборудования на фундаментах (например, на виброгасителях, на клею и др.).

1.5. Рекомендации настоящего Пособия должны также соблюдаться при выполнении работ по установке и закреплению строительных конструкций и технологического оборудования в процессе монтажа.

2.1. По конструктивному решению болты подразделяются на следующие типы: изогнутые; с анкерной плитой; составные с анкерной плитой; съемные с анкерным устройством; прямые; с коническим концом.

2.2. По способу установки болты подразделяются на устанавливаемые до бетонирования фундаментов и устанавливаемые на готовые фундаменты или другие конструктивные элементы в просверленные или готовые "колодцы".

Болты изогнутые и с анкерной плитой, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования, приведет на рис. 1 .

Рис. 1. Болты, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования

а - изогнутые; б, в, г - с анкерной плитой; д, е - составные с анкерной плитой

Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов в специальные анкерные устройства, заранее предусмотренные в теле фундамента, приведены на рис. 2 .

Рис. 2. Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов

а - с плоской анкерной плитой (М12-М48); б - с литой анкерной плитой (М56-М125); в - со сварной анкерной плитой (М56-М100)

Болты изогнутые, устанавливаемые в колодцах, приведены на рис 3 .

Рис. 3. Болты, устанавливаемые в "колодцах", заранее предусмотренных в фундаментах

Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые синтетическим клеем (эпоксидным, силоксановым) или с помощью цементно-песчаной смеси методом виброзачеканки, приведены на рис. 4 .

Рис. 4. Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов

а - закрепляемые синтетическим клеем (а. с. № 209305); б - закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (а. с. № 419305)

Болты распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые с помощью разжимных цанг или цементно-песчаным раствором способом вибропогружения, приведены на рис. 5 .

Рис. 5. Болты, распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов

а - закрепляемые с помощью разжимной цанги (а. с. № 539170); б, в - закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (а. с. № 737573 и а. с. № 763525)

Распорные дюбели (далее дюбели), устанавливаемые в просверленные скважины строительных элементов (стены, колонны и т.п.) и закрепляемые с помощью распорных устройств, приведены на рис. 6 .

Рис. 6. Дюбели распорные, устанавливаемые в просверленные скважины готовых конструкций

2.3. По условиям эксплуатации болты подразделяются на расчетные и конструктивные.

К расчетным относятся болты, воспринимающие нагрузки, возникающие при эксплуатации строительных конструкций или работы оборудования.

К конструктивным относятся болты, предусматриваемые для крепления строительных конструкций и оборудования, устойчивость которых против опрокидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкции или оборудования. Конструктивные болты предназначаются для рихтовки строительных конструкций и оборудования во время их монтажа и для обеспечения стабильной работы конструкций и оборудования во время эксплуатации, а также для предотвращения их случайных смещений.

Уровень динамичности устанавливается в зависимости от типа и характера оборудования.

2.4. Болты для крепления конструкций и оборудования должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ 24379.0 "Болты фундаментные. Общие технические условия" и ГОСТ 24379.1 "Болты фундаментные. Конструкция и размеры".

Классификация болтов в соответствии с указанными стандартами приведена в табл. 1 .

Номинальный диаметр резьбы d , мм

Изогнутые c анкерной плитой

Составные с анкерной плитой

Съемные с анкерным устройством

Изогнутые в колодцах

Прямые на клею и с цементно-песчаной виброзачеканкой

С коническим концом

2.5. Болты изогнутые (см. рис. 1 , а) предназначаются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования в тех случаях, когда высота фундамента не зависит от глубины заделки болтов в бетон.

2.6. Болты с анкерной плитой (см. рис. 1 , б, в, г), имеющие меньшую глубину заделки по сравнению с болтами изогнутыми, рекомендуется применять в тех случаях, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон.

2.7. Болты составные с анкерными плитами (см. рис. 1 , д, е) применяются в случаях установки оборудования методом поворота или надвижки (например, при монтаже вертикальных цилиндрических аппаратов химической промышленности). В этих случаях муфта и нижняя шпилька с анкерной плитой устанавливается в массив фундамента во время бетонирования, а верхняя шпилька ввертывается в муфту на всю длину резьбы после установки оборудования через отверстия в опорных частях.

Длина ввинчивания шпильки в муфту должна быть не менее 1,6 диаметра резьбы болта.

2.8. Болты изогнутые и с анкерной плитой устанавливаются до бетонирования фундаментов на специальных кондукторных устройствах, строго фиксирующих их проектное положение в процессе бетонирования.

2.9. Болты съемные (см. рис. 2 ) рекомендуется применить главным образом для крепления тяжелого прокатного, кузнечно-прессового, электротехнического и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в тех случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене.

При установке съемных болтов в массив фундамента закладывается только анкерная арматура (анкерные устройства), а шпилька устанавливается свободно в трубе после устройства фундамента.

2.10. Болты изогнутые, устанавливаемые в "колодцах" готовых фундаментов (см. рис. 3 ) с последующим замоноличиванием колодца бетоном, рекомендуются для крепления оборудования и строительных конструкций в тех случаях, когда не могут быть установлены болты в просверленные скважины.

2.11. Болты прямые на синтетических клеях (эпоксидном или силоксановом) и закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (см. рис. 4 ) рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования с уровнем асимметрии цикла r ³ 0,6 - для болтов на синтетических клеях и r ³ 0,8 - для болтов на виброзачеканке.

Болты, закрепляемые с помощью эпоксидного клея, могут эксплуатироваться при расчетной температуре наружного воздуха до минус 40 ° С и при нагреве бетона до 50 ° С, болты, закрепляемые силоксановым клеем, - соответственно до минус 40 ° С и до 100 ° С.

2.12. Болты распорного типа, закрепляемые с помощью разжимной цанги (см. рис. 5 , а), и распорные дюбели (см. рис. 6 ) предназначаются для крепления строительных конструкций и оборудования, испытывающих статические и вибрационные нагрузки ( r ³ 0,9).

2.13. Болты с коническим концом, закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (см. рис. 5 , б, в), рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования, за исключением оборудования, вызывающего значительные динамические и ударные нагрузки (кузнечно-прессовое оборудование, прокатные клети, электродвигатели большой мощности и др.).

Примечание. Болты с коническим концом исполнения 2 изготовляются высадкой, исполнения 3 - навинчиванием конической втулки.

2.14. Болты, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов, не допускается применять для крепления несущих колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами, а также для высотных зданий и сооружений, для которых ветровая нагрузка является основной.

Для крепления указанных конструкций допускается применять болты с коническим концом, устанавливаемые способом вибропогружения.

При этом глубина заделки болтов должна быть не менее 20 d .

При мероприятиях, обеспечивающих надежность и долговечность анкеровки (увеличенная глубина заделки, дополнительные анкерующие устройства и т.д.), допускается крепление указанных конструкций болтами других типов, устанавливаемыми в просверленные скважины готовых фундаментов, по согласованию с организацией - разработчиком этих болтов.

2.15. Для крепления технологического оборудования допускается устанавливать в скважинах болты диаметром свыше 48 мм при соответствующем технико-экономическом обосновании и при наличии бурового оборудования.

2.16. Распорные дюбели предназначаются для закрепления главным образом сантехнического, электротехнического и вентиляционного оборудования, а также элементов отделки, облицовки и пр.

Конструкции и размеры распорных дюбелей приведены в прил. 1 .

2.17. Дюбели предназначаются для конструктивного закрепления различного мелкого оборудования, а также металлоконструкций, деталей декоративной отделки и других элементов на фундаментах, стенах и других строительных конструкциях из бетона, железобетона и кирпича.

Техническая документация на дюбели разработана ВНИИмонтажспецстроем.

2.18. Узлы крепления болтами с разжимной цангой и распорными дюбелями допускается вводить в эксплуатацию сразу после установки болтов и дюбелей.

3.1. Нагрузки, действующие на болты, по характеру воздействия подразделяются на статические и динамические. Величина, направление и характер действующих нагрузок от оборудования на болты должны быть указаны в задании на проектирование фундаментов под оборудование.

3.2. Мака сталей расчетных болтов, эксплуатируемых при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 65 ° С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями табл. 2 .

Тип болта - выбрать из списка: с отгибом, в анкерной плитой глухой или съёмный, прямой, конический (распорный).

Коэффициент k₀ - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта.

Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок. При выборе коэффициент k₀ автоматические принимает значение для динамических нагрузок.

Результаты расчёта анкерных болтов для сплошных колонн (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])

В случае малых эксцентриситетов при больших вертикальных нагрузках расчётная нагрузка на болт может получиться отрицательной, что означает, что фундаментные болты ставятся конструктивно. Если сжатая зона отсутствует, то в расчёте учитываются все болты.
8. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности
$$_=\frac_P>_>$$
и сравнивается с заложенными в исходных данных. Если значение расчётной нагрузки на один болт отрицательное, то болты ставятся конструктивно.

10. Вычисляется величина предварительной затяжки болта. Вычисляется как 0,75 или 1,1 от расчётной нагрузки на болт. В случае, когда расчётная нагрузка на болт отрицательна, величина предварительной затяжки также будет отрицательна. Это означает, что болты следует затягивать с учётом максимально допустимого момента затяжки, приведённого в таблице 14 [2]

11. Проверяется возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости сопряжения базы колонны с фундаментом.
$$Q\leq f\left(n __ / 4 + N \right)$$
Если сжатая зона отсутствует, то проверка не производится.

12. Вычисляется минимальная глубина заделки
$$_=H__$$

Расчёт анкерных болтов сквозных колонн

Исходные данные для расчёта анкерных болтов сквозных колонн (ни одно из значений не может быть отрицательным и не может ровняться нулю)

Тип болта - выбрать из списка: с отгибом, в анкерной плитой глухой или съёмный, прямой, конический (распорный).

Коэффициент k₀ - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта.

Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок. При выборе коэффициент k₀ автоматические принимает значение для динамических нагрузок.

Результаты расчёта анкерных болтов для сплошных колонн (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])

1. Вычисляется расчётная нагрузка, приходящаяся на один болт
$$p=\left(M-Nb \right)/nh$$
2. Вычисляется расчётное сопротивление растяжению стали болта.
3. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности и сравнивается с заложенными в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)

4. Проверяется вычисленная площадь сечения болта при динамических нагрузка на выносливость и сравниваться с заложенной в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)

6. Проверяется возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости и перпендикулярно плоскости действия момента.

Проверка перпендикулярно плоскости момент производиться по аналогии с расчётом болтов сплошных колонн.

$$Q\leq f\frac$$
При отрицательное N_min проверка в плоскости действия моменте не производится, а сдвигающее усилие должно восприниматься упорами.
7. Вычисляется минимальная глубина заделки (см. расчёт болтов сплошных колонн).

Расчёт анкерных болтов для крепления оборудования

Исходные данные для расчёта анкерных болтов для крепления оборудования (ни одно из значений не может быть отрицательным и не может ровняться нулю)

Q - горизонтальная нагрузка
Нагр. на болт - вводить или не вводить расчётную нагрузку на болт. Если выбрать, то расчётная нагрузка на болт не будет вычисляется.
P - расчётная нагрузка на болт

∑y_i 2 - сумма квадратов расстояний от оси поворота до i-ого болта при учёте как растянутых, так и сжатых. Технически сложно выполнить расчёт при произвольной форме базы и расположении анкерных болтов. Как найти подобную сумму для круглой стойки подробно описано здесь.

Тип болта - выбрать из списка: с отгибом, в анкерной плитой глухой или съёмный, прямой, конический (распорный).

Коэффициент k₀ - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта. При выборе коэффициент k₀ автоматические принимает значение для динамических нагрузок.

Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок.

Результаты расчёта анкерных болтов для крепления оборудования (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])

1. Вычисляется расчётная нагрузка, приходящаяся на один болт
$$p=-\frac+\frac_>_^>$$
2. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности и сравнивается с заложенными в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)

3. Проверяется вычисленная площадь сечения болта при динамических нагрузка на выносливость и сравниваться с заложенной в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)

5. Вычисляется величина предварительной затяжки болтов на восприятие горизонтальных сдвигающих усилий
$$_=k\frac$$
6. Вычисляется усилие затяжки при совместном действии вертикальных и горизонтальных (сдвигающих) сил
$$_=F+_k$$
Если F₀ отрицательное, то это означает, что болты следует затягивать с учётом максимально допустимого момента затяжки, приведённого в таблице 14 [2]

Уголок потребителя (для тех, кому не безразлично)

Ниже ошипки/неточност/очепятки, допущенные авторами СП (это моё личное мнение)

1. При расчёте сплошных колонн у нас не редко возникают отрывающие усилия, то есть сила N с минусом. Алгоритм расчёта анкерных болтов для баз сплошных колонн, предложенный СП, в этом случае работает не совсем корректно. При отрывающих усилиях не будет сжатой зоны, соответственно все вычисления в этом направлении по предложенным формулам не получиться. Допущение, что при отрывающих усилиях работают все болты введено автором программы.
2. Как при отрыве рассматривать по предложенным формулам возможность восприятия сдвигающих усилий болтами? В формулах фигурирует коэффициент трения по бетону, который, при отрыве учитывать, бессмысленно. Поэтому работа болтов на двигающие усилие при отрыве не учитывается в программе.
3. Алгоритм расчёта анкерных болтов распространяется на случай, когда болты с одной стороны сжаты, а с другой растянуты и в расчёте участвуют лишь растянутые и, как правило, это половина от общего числа. Но какое количество болтом можно/должно учитывать при отрыве, когда растянуты все болты? Допущение, что при отрывающих усилиях работают все болты введено автором программы.
4. При отрицательной расчётной нагрузкой на болт (когда болты ставятся конструктивно) величина обязательной предварительной затяжки будет также отрицательна. То, что болт закручивать необходимо и, скорее всего, в данном случае следует использовать табличные данные авторы СП не упомянули. В этом случае программа ссылается на таблицу 14 [2] со значениями максимально допустимого момента затяжки.
5. Нет даже намёка на расчёт болтов при условии действия момента в двух плоскостях. Вполне возможно, что расчёт производиться по аналогичному алгоритму, однако додумывать недосказанное будет не правильно. Правильно будет найти информацию в технической литературе. На данный момент такая информация не была обнаружена.
6. Расчёт минимальной глубины заделки. При классе бетона В12.5 и марки стали ВСт3кп2 используются табличные значения из таблице Г.1. При отличных классе или марки стали вычисляются коэффициенты отношения между расчётными и принятыми в таблице. Затем табличные значения минимальной глубины заделки умножают на полученные коэффициенты соответствия. Проблема в том, что марка стали, принятая в таблице, ВСт3кп2 исчезла из таблиц СП 16.13330.2011. Так как эта марка стали ранее стояла в одном ряду с марками Ст3пс4, Ст3пс2, Ст3сп4, Ст3сп2, то расчётное сопротивление решено было принять соответствующим этим марка стали 185 МПа. К сведению, в пособии к СНиП "Сооружение промышленных предприятий" расчётное сопротивление стали ВСт3кп2 145 МПа.
Любой, обладающей информацией по перечисленным в пунктах проблемам, рискует сделать программу лучше.

Таблица сравнения результатов расчётов

Мака сталей расчетных болтов, эксплуатируемых при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 65°С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями табл. 1.

Примечание. Болты допускается изготовлять из других марок сталей, механические свойства которых не ниже свойств сталей марок, указанных в табл. 1.

Конструктивные болты во всех случаях допускается изготовлять из стали марки ВСт3кп2 по ГОСТ 380.

Расчетные сопротивления металла болтов растяжению R_ва следует принимать по табл. 2

Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки F, которая для статических нагрузок должна приниматься равной: f = 0,75 Р, для динамических нагрузок F = 1,1р, где Р — расчетная нагрузка, действующая на болт.

Для строительных конструкций (стальных колонн зданий и т.п.) затяжку болтов допускается осуществлять стандартными ручными инструментами с предельным усилием (до упора) на болт.

Площадь поперечного сечения болтов (по резьбе) должна определяться из условия прочности по формуле:

где к_о = 1,35 — для динамических нагрузок; к_о = 1,05 — для статических нагрузок.

Для съемных болтов с анкерными плитами, устанавливаемых свободно в трубе, коэффициент к_о для динамических нагрузок принимается равным 1,15.

При действии динамических нагрузок сечение болтов, вычисленное по формуле (1), следует проверить на выносливость по формуле:

где х — коэффициент нагрузки, принимаемый по табл. 3, зависящий от конструкции болта; m — коэффициент, учитывающий масштабный фактор, принимаемый по табл. 4, в зависимости от диаметра болта; a — коэффициент, учитывающий число циклов нагружения, принимаемый по табл. 5.

Таблица 3 (* В скобках дана глубина заделки для болтов диаметром менее 16 мм. * В скобках даны значения коэффициента к статических нагрузок.)

При расчете креплений строительных конструкций усилие предварительной затяжки и площадь сечения болтов следует определять как для статических нагрузок, если в проекте нет специальных указаний.

Расчет анкерных болтов при групповой установке

При групповой установке болтов для крепления оборудования (рис.1) величина расчетной нагрузки Р, приходящаяся на один болт, должна определяться для наиболее нагруженного болта по формуле:

где N — расчетная нормальная сила; М — расчетный изгибающий момент; n — общее количество болтов; y₁ — расстояние от оси поворота до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка; y_i — расстояние от оси поворота до i-го болта, при этом учитываются как растянутые, так и сжатые болты.

Рис. 1. Расчетная схема определения усилий при групповой установке болтов для крепления технологического оборудования

Ось поворота, допускается принимать проходящей через центр тяжести опорной поверхности оборудования.

Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы, величину расчетной растягивающей нагрузки, приходящейся на один болт, следует определять по формуле:

где М и N — изгибающий момент и продольная сила в сквозной колонне на уровне верха фундамента; h — расстояние между осями ветвей колонны; n — количество болтов крепления ветви колонны; в — расстояние от центра тяжести сечения колонны до оси сжатой ветви.

Для баз стальных колонн сплошного типа (рис. 2) величину расчетной нагрузки, приходящейся на один растянутый болт, следует определять по формуле:

где N — продольная сила в колонне; R_в — расчетное сопротивление бетона фундамента осевому сжатию, принимается в зависимости от класса бетона по табл. 6; n — количество растянутых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны; в_s — ширина опорной плиты базы колонны; x — высота сжатой зоны бетона под опорной плитой базы колонны, определяется по формуле:

где l_a — расстояние от равнодействующей усилий в растянутых болтах до противоположной грани плиты; С — расстояние от оси колонны до оси болта; е₀ — эксцентриситет приложения нагрузки.

Рис. 2. Расчетная схема усилий в опорном сечении для стальных колонн сплошного типа

Высота сжатой зоны х ограничивается условием:

В тех случаях когда х > x_R l_a, следует повысить класс бетона фундамента либо увеличить опорную плиту, либо предусмотреть косвенное армирование.

Определение величины предварительной затяжки анкерных болтов

Величину усилия предварительной затяжки болтов — для восприятия горизонтальных (сдвигающих) усилий в плоскости сопряжения оборудования с фундаментом для сдвигоустойчивых соединений (не допускающих смещения опорной конструкции на величину зазора между стержнем болта и стенками отверстия в стакане) следует определять по формуле:

где Q — расчетная сдвигающая сила, действующая в опорной плоскости; N — нормальная сила; f — коэффициент трения, принимаемый равным 0,25; n — количество болтов; к — коэффициент стабильности затяжки, принимаемый по табл. 3.

При совместном действии вертикальных и горизонтальных (сдвигающих) сил величину усилия затяжки F₀ следует определять по формуле:

Площадь поперечного сечения болта по резьбе в этом случае определяется по формуле:

где к — коэффициент стабильности затяжки, принимаемый по табл. 3

В сдвигодопускающих соединениях сдвигающая сила Q воспринимается за счет сопротивления стержня болта срезу и определяется по формуле:

При совместном действии осевых Р и сдвигающих Q усилий их допустимые величины могут быть определены по формулам:

где n — количество болтов.

Величина усилия предварительной затяжки болтов F₂ в этом случае должна назначаться по формуле

Сдвигающую силу Q, действующую в плоскости изгибающего момента, для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы под ветви колонны, допускается воспринимать силой трения под сжатой ветвью колонны и определять из условия:

Сдвигающую силу стальных колонн сплошного типа, а также для сквозных колонн при действии сдвигающей силы перпендикулярно плоскости изгибающего момента (связевые колонны) допускается воспринимать силой трения от действия продольной силы и силы затяжки болтов и определять по формуле:

где N — минимальная продольная сила, соответствующая нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила; п — количество болтов для крепления сжатой ветви колонны или количество сжатых болтов, расположенных с одной стороны базы колонн (для колонн сплошного типа); f — коэффициент трения, принимаемый равным 0,25; А_sa — площадь сечения одного болта.

Болты необходимо затягивать, как правило, с контролем величины крутящего момента М_кр, Н×м, значение которого следует определять по формуле:

где F — усилие предварительной затяжки болтов; x — коэффициент, учитывающий геометрические размеры резьбы, трение на торце гайки и в резьбе, принимаемый по табл. 7

Наименьшие допустимые расстояния между осями болтов и от оси крайних болтов до граней фундамента приведены в табл. 4.

Рекомендации по расчету анкерных болтов

Расстояния между болтами, а также от оси болтов до грани фундамента допускается уменьшать на 2 d при соответствующем увеличении глубины заделки на 5 d.

Расстояния от оси болта до грани фундамента допускается уменьшить еще на один диаметр при наличии специального армирования вертикальной грани фундамента в месте установки болта.

Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть меньше 100 мм для болтов диаметром до 30 мм включительно, 150 мм для болтов диаметром до 48 мм и 200 мм для болтов диаметром более 48 мм.

При установке спаренных болтов, например для закрепления несущих стальных колонн зданий и сооружений, должна предусматриваться общая анкерная плита с расстоянием между отверстиями, равным проектному размеру между осями болтов, или следует устанавливать одиночные болты с «разбежкой» по глубине. Глубину заделки спаренных болтов при расстоянии между их осями 8 d и более следует назначать 15 d, при расстоянии менее 8 d — равной 20 d.

Расстояние от края плиты до оси болта следует назначать не менее 2 d, при этом площадь анкерной плиты должна быть не менее 32 d 2 .

Расчетные площади поперечных сечений болтов (по резьбе) в зависимости от их диаметра приведены в табл. 8.

Анкер держит определенную конструкцию путем закрепления в опорном основании. Скобяное изделие является эффективным видом крепежа предметов даже со значительной массой и размерами из различных материалов. Элемент используется в строительстве и ремонте, обеспечивает надежность фиксации, поэтому расчет анкерных болтов имеет значение для правильного выбора модификации.

Определение анкерных болтов

Болт удерживается в основании из-за трения и усилия упора. Распирание создается за счет распора стальной цанги или дюбеля из пластика. Давление (упор), получаемое анкером, возникает в глубине и возмещается внутренней обструкцией материала изгибу, сжатию, смятию. Такой принцип характерен для металлических анкеров, болтов фундамента.

Метиз разрушается на самом слабом участке, при этом случается:

• взрыв скобяного изделия — абсолютный или частичный выброс с сохранением целостности конструктива;
• срез — разрушение по границе основания под влиянием сдвига;
• излом или сгиб — деформация под воздействием изгибающего усилия;
• взрыв основания — разрушение при нагрузке, которая выше несущей способности основы.

Может развиваться коррозия после установки анкеров на отдельных его частях. Метиз разрушается от высокой температуры и выгорает.

Основные виды изделий

Изделие имеет разные конструктивные приспособления, помимо резьбы с одного края. Конец анкера может быть изогнутым или прямым.

• изогнутые с двумя гайками и шайбой;
• фундаментный болт с анкерной плитой;
• анкер составного сечения;
• съемный вид;
• прямого типа с двумя гайкам и шайбами;
• с коническим окончанием.

По размеру различают малые (длина до 55 мм, а периметр сечения до 8 мм), средние (до 120 и 12 мм, соответственно), большие (220 и 24 мм). По варианту монтажа бывают распорные, клиновые и забивные.

Изогнутые

Разновидность имеет окончание в виде крюка вместо резьбового участка. Изделия выпускаются до 180 мм и ставятся в железобетонных основаниях. Крючок обеспечивает комфорт при навеске предметов, на вертикальное ограждение.

Под крюком располагается гайка, которая применяется в конструкции изогнутого метиза и служит для разжима распорной цанги. Так втулка надежно фиксируется в перегородке или несущей стене. Удобство этого вида заключается в том, что его можно убрать в любое время, если есть необходимость.

Эти виды применяются в быту и служат для навески приборов освещения, бойлеров, других устройств. В других вариантах свободный конец изгибается кольцом и приспособлен для натягивания веревки.

Составные

Крепеж состоит из анкерной плиты и стержня, который соединяется муфтой со штырем. Закрепить шпильку в бетоне можно с помощью резьбы, на которую накручивается гайка, чтобы стянуть крупные строительные элементы или части оборудования. Шпильки достигают несколько метров в длину.

Фундаментный комбинированный болт служит для фиксации оборудования в опоре. Нижний стержень крепежного элемента с анкерной плитой и муфтой ставится до подачи бетона, а верхняя часть ввертывается в сцепление. Оборудование навинчивается на шпильку, затем верхняя часть приваривается. Используется метрический тип резьбы, материалом служит конструкционная углеродистая, низколегированная или конструкционная сталь.

Съемные

Анкерное окончание монолитно заделывается в кирпич или бетон, а в него ввинчивается болт, который может демонтироваться из отверстия при необходимости. Распорные анкеры применяются в отделочных, ремонтных работах, состоят из клина и распорной цанги. Эффективность работы зависит от разновидности материала заделки и глубины анкеровки фундаментных болтов.

Втулка расширяется клином и прочно держится в бетоне за счет сил трения. При монтаже клин может забиваться внутрь цанги или ввинчиваться по резьбе. Есть разновидность крепежа, когда втулка снабжена двумя участками расширения и блокирует вылет метиза около головки и на теле анкерного устройства. Такими разновидностями крепят заполнения поемов, перегородки, несущие профили под панельную отделку.

Прямые

Выглядят как металлические штыри с резьбой на одном торце. Монтируются в монолитные участки одновременно с укладкой бетона или вклеиваются в готовое основание. По нормам прямые анкеры не должны превышать 140 см.

Забивные анкера относятся к механическим разновидностям и состоят из двух элементов:

• стальной обоймы или из иного прочного материала;
• резьбового штыря, вкручивающегося в кассету.

Прямые метизы используют в строительстве, ими крепят предметы разной массивности, легкие конструктивы, фиксируют коммуникации, бытовые приборы и промышленное оборудование. Прямые анкеры не ставятся в слабом бетоне или кирпиче с трещинами и другими минимальными разрушениями.

С анкерной плитой

Болты выпускают в виде стержня с метрической резьбой, на одной стороне которого крепится плита с помощью шайб и гаек. Опорный элемент предназначается для крепкой фиксации в бетоне. Такие крепежи производятся длиной до 5 м, изготавливают из сталей высокой прочности марок 09Г2с, 20, 40Х, 35.

Перед тем как крепить анкер в основании, в отверстие наливают специальный клей или химический раствор. При таком крепеже важно соблюдать технологию нанесения и выдержки, иначе может пострадать несущая способность соединения. Время эксплуатации каждого вида после заливки клея указывается в инструкции. Анкерная плита увеличивает площадь опоры предмета и поддерживает его дополнительно.

Расчет анкерных болтов

При вычислении типа и размера крепежа принимают во внимание материал, в который нужно закрутить анкер, и величину нагрузки на метиз. Простые скобяные изделия выдерживают 230 – 500 кг, а укрепленные химическим способом противодействуют 700 кг.

Расчет фундаментных болтов учитывает факторы:

• динамические характеристики, которые зависят от направления приложения силы;
• статическое давление не меняется и принимается по расчетным показателям из таблиц.

Производители указывают прочность при паковке, но конструкторы рассчитывают несущие характеристики на срез и разрыв, при этом делают стандартный запас надежности, применив соответствующе коэффициенты.

При групповой установке

Нагрузка вычисляется для болта, который больше всего подвергается негативному усилию.

Расчет анкеров для нахождения расчетного давления ведется по формуле P = -N / n + M · y1 / Σyt², где:

• N — проектная сила;
• M — предполагаемый момент изгибания;
• y1 — длина от поворотной оси до самого удаленного метиза;
• n — число анкеров;
• yt — длина от поворотной оси до 1-го болта (учитывают прессованные и натянутые крепежи).

Ось обращения принимается проходящей сквозь середину тяжести несущей площади оборудования. Для сквозных колон из металла, стальных вертикальных элементов сплошного сечения и применяются похожие выражения для нахождения нагрузки растяжения. Подставляются параметры вида бетона, габариты основной поверхности, размер сжатой области под колонной.

Определение величины предварительной затяжки

Болты затягивают до определенной степени затяжки F, значение которой для статичного давления берется 0,75 Р, а для динамичных нагрузок используется 1,1Р, где Р означает расчетный прессинг на крепежный элемент. Затягивание строительных метизов производят вручную с помощью приспособлений с усилием до абсолютного упора.

Сечение стержней проверяется на прочность при динамическом влиянии, перед тем как установить анкер по формуле Aи = 1.8 · g · n · к_о P / a · R, где:

• g — коэффициент давления из таблицы;
• n — множитель масштабирования, выбирается из таблицы;
• a — показатель числа серий подачи нагрузки;
• R — проектное сопротивление сплава (материал анкера) растяжению;
• к_о — коэффициент по таблице.

Площадь сечения стержня находят из условия надежности для динамики и статики. Коэффициент к_о принимают 1,05 или 1,15.

Промежуток от болта до среза фундамента

Если глубина заложения болта увеличивается на 5 диаметров, расстояние между анкерами допускается сделать короче на 2 диаметра. Промежуток от центра болта до среза фундамента допускается сделать меньше еще на 1 диаметр, если на участке установки крепежа есть отвесное армирование края основания.

В любом случае пролет от центра головки до края основы принимают:

• не меньше 100 мм для метизов диаметром до 30 мм;
• 150 мм — для анкеров диаметром 48 мм;
• 200 мм — для крепежа диаметром больше 48 мм.

Если ставят спаренные болты, для них применяют единая анкерная плита с промежутком между отверстиями, принятым по расчету.

Глубина анкеровки

Если высота основания позволяет полностью вкрутить болт, отверстия сверлят на проектный размер и после монтажа заделывают смесью цемента и песка. Если размер фундамента не позволяет полностью заглубить анкер, меняют его на болт с отгибкой с распорной цангой в форме конуса.

Если по проекту нужен болт с размером в 3 раза меньшим, чем смонтированные крепежи, изделие ставится в бетон на нужную глубину. При этом выполняется условие, что метиз функционирует с абсолютным проектным сопротивлением. Можно уменьшать глубину установки анкерных болтов пропорционально усилию, влияющему на крепеж.

Общие рекомендации по расчету анкерных болтов

Если основание нагревается свыше +50°С, учитывается действие температуры на материал анкера при выполнении расчета. Принимают во внимание влияние тепла на клей или химические крепежные растворы. Метизы, работающие в агрессивном окружении, принимаются в разработку проекта с повышенными требованиями.

Съемные болты ставят для крепежа конвейеров, электротехнического и другого тяжелого оборудования, а изогнутые проектируют для бетонных колодцев отвердевших фундаментов. Прямые изделия на эпоксидном клее закладывают для скрепления перекрытия и оборудования.

Правила выполнения монтажа

Поверхность рабочей части анкера очищается перед установкой механическим способом, убирается ржавчина, пыль, смазка. Жир удаляется обжигом с дальнейшей протиркой спиртом или ацетоном. Работают вибраторы адресного действия с напряжением 36 В.

В скважину болты помещаются после замешивания заделочного раствора и подготовки отверстия. Крепеж ставится в скважину, между стенкой отверстия и метизом подается немного смеси. Надевается на стержень вибрационный уплотнитель, в дозаторный отсек закладывается раствор. В процессе монтажа виброуплотнитель поворачивается на 20 – 30°.

Читайте также:

  
• Как избавиться от мышей в подвале многоквартирного дома
  
• Смеси квик микс для кирпичной кладки
  
• Ошибки при штукатурке потолка
  
• Как соединить плинтус под углом 135 градусов на полу
  
• Забор из старого паркета