Расчет расстояния от края фундамента до анкерного болта

8.2. Увеличение массы и жесткости фундаментов при их усилении (ч. 9)

В процессе эксплуатации центробежных дымососов в рециркуляции газов марки ГД-26×2 к турбоагрегатам мощностью 800 тыс. кВт возникли повышенные вибрации подшипников дымососов и подшипников их двигателей. В результате произошли поломки подшипников. Кроме того, в теле фундаментов дымососов появились вертикальные трещины с шириной раскрытия 0,3—2 мм, которые проходили от верхнего обреза фундамента до дневной поверхности и располагались в местах крепления машины к фундаменту (рис. 8.12, а). Железобетонные массивные фундаменты дымососов выполнены в виде единого монолитного блока с необходимыми уступами и выемками. Верхняя часть фундаментов значительно ослаблена колодцами анкерных болтов, при этом расстояние от грани колодцев до края фундаментов в местах крепления подшипников и дымососов было менее требуемого .
Результаты измерений и полученные формы колебаний (рис. 8.12, б) обследованных фундаментов дымососов показали, что верхняя часть фундаментов не является единым массивом, а разделена на отдельные конгломераты сквозными трещинами.

Амплитуды горизонтальных колебаний верхнего обреза фундамента достигали 0,07 мм, а рамы и подшипника дымососа — 0,25 мм, что указывало на отсутствие жесткой связи между машиной и фундаментом. Причинами этого являлись уменьшение жесткости крепления анкерных болтов в теле фундамента из-за наличия трещин и нарушения целостности верхнего строения его, а также ослабление затяжки анкерных болтов вследствие накопления пластических деформаций в болтах при совместном действии динамических нагрузок и высоких температур, возникавших из-за недостаточной теплоизоляции машины. Последнее способствовало также возникновению дополнительных температурных деформаций в верхней части фундамента .

Состояние фундаментов требовало незамедлительного усиления, которое было выполнено следующим образом. Верхнее строение, ослабленное выемками и трещинами, на всю высоту было усилено железобетонным поясом-обоймой толщиной 0,5 м (рис. 8,12, в, г), что обеспечивало необходимую по расчету жесткость фундамента, а также надежную связь между машиной и фундаментом вследствие увеличения жесткости верхней части фундамента в местах крепления анкерных болтов. Имеющиеся трещины были зацементированы раствором из расширяющегося цемента, а в местах установки анкерного болта заполнены эпоксидной смолой. Для обеспечения надежной затяжки гаек крепления в узел затяжки анкерных болтов был введен упругий элемент. Одновременно было рекомендовано усилить теплоизоляцию, обеспечить зазор между ее поверхностью и элементами фундамента не менее, чем в 100 мм. Каркас обоймы (сталь класса A-II, диаметром 12 и 8 мм, с шагом 200 мм соединялся с арматурой фундамента на сварке с помощью отдельных стержней на уровне сеток фундамента. Бетонирование обоймы осуществлено бетоном марки М 300.

В работе рассмотрены случаи усиления отдельных конструктивных элементов рамных сборно-монолитных фундаментов турбоагрегатов путем повышения жесткости этих элементов, работающих в области частот, близкой к резонансной. Повышение достигалось увеличением толщины бетонных сечений элементов (с добавлением арматуры по расчету), а также введением дополнительных металлических связей.

Усиление фундаментов машин ударного действия большей частью осуществляется при реконструкции в связи с установкой на фундаментах более мощного оборудования или при значительных колебаниях зданий. Случаи усиления таких фундаментов, вызванные ошибками при их проектировании или возведении, описаны в работах .

Усиление фундаментов машин ударного действия (типа кузнечных и штамповых молотов, бойных копров), в основном ограничивается переустройство шаботной части. В качестве примера (данные М.И. Забылина) рассмотрим усиление фундамента бойного копра, подшаботная часть которого (рис. 8.13) в верхней части была разрушена при эксплуатации на отдельные конгломераторы, а арматурные сетки оказались порванными. Перед усилением конгломераторы частично удалили. В пробуренные вертикальные скважины диаметром 40 мм на эпоксидном клее установлены арматурные стержни диаметром 36 мм класса А-II на глубину около 1 м. К этим стержням была приведена арматурная сетка набетонки, выполненной из бетона марки М 300 на высоту удаленной части разрушенного бетона.

Принцип крепления

Анкерные болты относятся к классу распорных анкеров, удерживаются в отверстии силой трения, которая возникает между распорной манжетой и стенками отверстия при затягивании гайки анкера. Стенки отверстия при этом разрушаться не должны. Принцип крепления определяет следующую особенность анкерных болтов: в большинстве случаев нагрузка не зависит от глубины установки анкера. Точнее, устанавливать анкер глубже, чем рекомендует производитель, не имеет смысла. Анкер, установленный глубже необходимого, начнёт выскальзывать из отверстия под такой же нагрузкой, что и установленный на стандартную глубину. Для увеличения несущей способности надо использовать анкер большего диаметра. Если это невозможно, рекомендуется использовать другой крепёж: анкерные шурупы, анкеры с подрезкой или химический крепёж.

Разновидности анкерных болтов

Прежде всего, анкерные крепежи отличаются по способу действия. Они бывают:

• Химическими. Такие изделия представляют собой капсулу с клеем, которая закладывается в отверстие. Как только анкер начинает вкручиваться в стену или любую другую поверхность, капсула раздавливается и клей полимеризируется, надежно фиксируя крепежное изделие. Химический анкерный болт для бетона незаменим для пустотелых плит перекрытия. Однако, такие изделия отличаются высокой стоимостью, поэтому они не так популярны. Еще один минус – после установки анкера придется некоторое время ждать, пока клей не «схватится».
• Механическими. Болты этого типа крепятся за счет распорной силы, при вкручивании изделий в бетонную массу. Крепежи этого типа стоят дешевле и используются намного чаще.

В свою очередь, механический анкерный болт может быть:

Клиновым

Клиновой анкер (КА) крепится благодаря специальному клину, расположенному на внутреннем конце его гильзы. При забивании крепеж распирает гильзу, благодаря которой элемент надежно фиксируется.

Также в продаже встречаются анкерные болты клинового типа с гайкой, в которых расклинивание осуществляется благодаря отдельному стержню. После фиксации крепежа он удаляется из отверстия, а на его место устанавливается специальная шпилька.

Анкерный болт с гайкой бывает электроцинкованным (КА), кислотоупорным (КАН) или горячецинкованным (КАК). Также к крепежам этого типа можно отнести винтовой анкер из «нержавейки» (RAR).

Забиваемым

Забиваемые анкеры отличаются простотой конструкции – в них нет клина. Крепеж осуществляется благодаря особым краям гильзы, изготовленным из более мягкого металла, которые деформируются в процессе забивания гильзы.

Чтобы закрепить такой анкер не нужно с точностью до миллиметра вымерять место сверления, отхождения по диаметру и глубине также допускаются.

Такой тип анкера подойдет для кирпичной кладки, природного камня и монолитных бетонных поверхностей.

Разжимным

Разжимной анкер (или «бабочка») применяется для тонкостенных и листовых материалов. Конструкция такого крепежного элемента отличается наличием прорезей, расположенных посередине гильзы. В процессе закручивания винта, его задняя часть начинает продвигаться по резьбе, а гильза деформируется, образуя тем самым своеобразные лепестки, прижимающие анкер (на фото очень хорошо видны эти элементы).

Главное преимущество «бабочки» заключается в том, что изделие можно демонтировать в любой момент. Для этого не придется выполнять алмазную резку бетона и другие трудоемкие работы.

«Бабочка» подходит для гипсокарона, пластика и ДВП. Если в стене присутствуют металлические элементы (арматура), то перед установкой анкеров в бетон необходимо удалить армирующие частицы.

Распорным

Распорные анкерные болты по бетону считаются наиболее популярными, благодаря простоте их использования. При их установке не требуется точно соблюдать допуски, глубину и диаметр отверстия. Действует это устройство по принципу цангового расширения гильзы за счет вкручивания в нее конусообразной втулки.

Также существует двухраспорный анкер для бетона, в котором присутствуют сразу две движущиеся муфты. Благодаря такому «строению» изделие отличается повышенной прочностью крепления.

Такие типы анкеров применяются только для бетона и полнотелого кирпича.

Кроме этого в продаже можно найти специальные изделия оснащенные крюками и кольцами. Анкерная петля очень удобна для монтажа осветительных приборов и коммуникаций.

Для производства крепежных анкеров чаще всего используется нержавеющая сталь, покрытая слоем антикоррозийного состава. Изделия могут быть разных размеров.

Расчет нагрузки на болт

Маркировка головки болта обычно содержит следующие данные:

• клеймо завода изготовителя (JX, THE, L, WT, и т.п.);
• класс прочности;
• стрелка «против часовой стрелки» (если левая резьба).

Первая цифра обозначает номинальное временное сопротивление (предел прочности на разрыв): 1/100 Мпа (1/100 Н/мм²; ~1/10 кг/мм²). Пример: (класс прочности 9.8) 9*10=900 Мпа (900 Н/мм²; 91,71 кг/мм²).

Вторая цифра обозначает процентное отношение предела текучести к временному сопротивлению (пределу прочности на разрыв): 1/10%. Пример: (класс прочности 9.8) 9*8=720 Мпа (720 Н/мм²; 73,37 кг/мм²).

Значение предела текучести — это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответсвенно.

По действующей международной классификации к высокопрочным болтам относятся изделия, временное сопротивление которых больше или равно 800 Мпа (800 Н/мм²; 81,52 кг/мм²). Соответственно начиная с 8.8 для болтов и 8 для гаек.

Примеры текучести материала

Примером может послужить обычная кухонная вилка. Изогнув её в одном направлении, можно получить совершенно другой предмет, значит нарушилась ее текучесть, что привело к деформации. Материал при этом только деформировался, но не сломался, что свидетельствует о большой степени упругости стали. Вывод: максимальная прочность намного выше текучести.

Другое кухонное оборудование, например нож, сломается при попытках изменить его форму. Вывод: у ножа одинаковая сила текучести и прочности, такое изделие можно назвать хрупким, несмотря на то, что оно изготовлено из стали.

Аналогичным практическим примером может послужить вкручивание гайки: сам болт увеличивает длину только после определенного действия над ним. При неблагоприятном исходе эксперимента может состояться срыв резьбы на креплении.

Процент удлинения — это среднестатистический показатель, который демонстрирует длину деформированной детали еще до начало поломки. Образно, можно называть такого рода болты гибкими, имея ввиду именно способность к удлинению.

Техническая терминология на этот счет довольно простая: относительное удлинение — это не что иное, как процент увеличения образца по сравнению с первоначальным размером.

Основания принципа соединения анкеров

Анкерные соединители удерживаются внутри фундаментов, благодаря воздействию разных сил — упор, склеивание, трение, но они возникают при взаимодействии монолита с соединением.

Во время распорки разжимной цанги возникают аналогичные силы, упор распределяется по болту, где компенсируется внутренним сопротивлением, которое противоречит силе излома.

Склеивание нивелирует давление, возникающее от касательного напряжения на месте контакта анкера с бетоном.

Выбор крепежа осуществляют на основании предполагаемой величины нагрузки на одну точку. Берут в расчет особенности основания, чтобы найти нужный тип крепления. Важный фактор — основные характеристики фундамента: вид, степень прочности, структура.

Размер используемой анкерной системы выбирают, исходя из физических параметров устанавливаемого сооружения. Чем больше, тяжелее конструкция, тем длиннее, толще должны быть болты.

Затем, высчитывают оптимальное расстояние между болтами, согласно массе, габаритам прикрепляемой конструкции или технического обеспечения.

Рекомендации к верному монтажу анкеров можно посмотреть в следующем видео:

Выбор размера анкерного болта

Основными определяющими факторами при выборе размера анкерного болта являются необходимая нагрузка на анкер и толщина прикрепляемого материала. Оба эти параметра можно найти в каталоге производителя.

Обратите внимание, что нагрузка может быть указана как допустимая (расчётная), так и нагрузка на разрушение. В первом случае должен быть указан используемый метод расчёта или ссылка на технические одобрения. Во втором случае необходимый коэффициент запаса прочности надо определять самостоятельно, но он должен быть обязательно больше 3. Для монтажа ответственных конструкций использование анкеров, в технической документации на которые указана только нагрузка на разрушение, недопустимо, либо требуются дополнительные исследования, проводимые проектной организацией.

Направление нагрузки, действующей на анкер, разделяется на две состовляющие:

• осевая нагрузка – на вырыв, действует по оси анкера, вытягивает его наружу;
• нагрузка на срез – действует вдоль поверхности материала основания, перпендикулярна предыдущей.

Нагрузки на срез как правило выше, чем на вырыв. Испытания анкеров на срез несколько сложнее, чем на вырыв и данная нагрузка указывается не всегда.

В каталогах, технических одобрениях на анкерные болты различных производителей указываются постоянные (статические) нагрузки. Однако не всегда анкер находится в условиях, когда на него действует только постоянная нагрузка. Возможны другие варианты динамического воздействия на анкерное крепление:

Чередующиеся нагрузки направление и величина силы изменяются систематически, например, из-за вибрации; Пульсирующие нагрузки направление, величина или оба этих параметра изменяются случайным образом, например ветровые нагрузки; Ударные нагрузки направление и величина изменяются случайным образом, имеют характер единичных максимумов.

Производители анкерных болтов, как правило, предоставляют данные по испытаниям их продукции на динамические нагрузки по дополнительному запросу. Однако, если воздействие таких нагрузок на точку крепления существенно, то целесообразнее будет использовать не металлические анкеры, а химический крепёж.

Определившись с необходимыми нагрузками, вы подберёте нужный диаметр анкерного болта. Длина его зависит от толщины прикрепляемой детали и легко определяется по таблицам в каталоге. Очень часто этот параметр выносится в маркировку анкера. Например, финский производитель Sormat в маркировке анкера вообще не указывает общую длину анкера, а только толщину прикрепляемого материала, например S-KA 12/5. Здель «12» — диаметр метрической резьбы анкера, «5» — максимальная толщина прикрепляемой конструкции.

Цена фундамента станков

Если станок достаточно большой и тяжёлый, цена строительных работ будет довольно значительной. К строительству фундамента станка лучше всего приступать сразу после заключения контракта на поставку станка, запросив чёртёж фундамента у производителя. В этом случае, как правило, есть 4-8 месяцев на выбор опытного производителя работ, согласование сметы и контракта на изготовление фундамента

Важно не откладывать начало работ на момент изготовления станка. Иначе придётся отложить начало установки, пуско-наладки и запуска в эксплуатацию на срок согласования, изготовления и застывания фундамента

В итоге это может обернуться простоем дорогостоящего оборудования.

Виды конструкций фундаментов

• Бесподвальное основание плитного типа, гасящее вибрацию своей массой. Такие фундаменты можно залить в опалубку только на первом этаже цеха. Подобная конструкция обойдется в значительную сумму, поскольку на сооружение цельного основания плитного типа тратят максимальный объем строительного материала. Однако самые крупные станки и механизмы монтируют только на таких фундаментах.
• Рамный фундамент. Подвальное основание-перекрытие, монтируемое на втором этаже и выше. Такой фундамент гасит вибрацию, передавая колебания на каркас самого цеха (посредством контакта с межэтажным перекрытием). По сути – это такая же плита, только не залитая, а собранная из железобетонных изделий, установленных на балки межэтажного перекрытия. Подобное основание способно противостоять только статическим нагрузкам или вибрации с минимальной амплитудой.
• Стенчатый фундамент, развивающий идею ленточного основания. Несущую нагрузку и вибрацию в данном случае принимают несущие стены или внутренние перегородки. Как правило, подобные фундаменты подводят под механизмы, расположенные на втором этаже цеха.
• Основания рамного типа (с балочным ростверком). Такая конструкция выдерживает высокочастотную вибрацию. Поэтому в большинстве случаев фундаменты для ударных механизмов имеют «рамную» конструкцию. Ведь в опоры рамы можно вмонтировать демпферы, гасящие вибрацию.

Коррозионная устойчивость анкерных болтов

Коррозионная стойкость анкерных болтов определяется материалом из которого они сделаны и защитным покрытием:

Гальваническое цинкование (оцинковка) для применения в сухих помещениях и временного крепления вне помещений. Толщина цинкового покрытия не менее 5 микрон. Горячеоцинкованная сталь, механическая гальванизация во влажных помещениях и вне помещений в неагрессивных средах. Толщина покрытия не менее 40 микрон. Нержавеющая сталь A2 сырые помещения и коррозионные условия средней агрессивности вне помещений. Нержавеющая сталь A4 1.4404/1.4578 сырые внутренние помещения, вне помещений, промышленные условия, морской климат без контакта с морской водой, без воздействия хлоридов. Нержавеющая сталь высокой коррозионной стойкости 1.4529 агрессивные коррозионные среды внутри и вне помещений, контакт с морской водой, плавательные бассейны, туннели. Прекрасно выдерживает воздействие хлоридов. Специальные покрытия специально разработанные неорганические, органические и композитные защитные покрытия (Delta, Ruspert, Geomet и др.) имеют класс защиты не хуже горячеоцинкованной стали. Более подробную информацию необходимо проверять у производителя.

Как выполняется монтаж

Прежде всего, следует обратить внимание на то, что длина фундаментного болта (и, соответственно, глубина его заделки в материал) не должна превышать высоты самой фундаментной конструкции. Если пренебречь этим требованием, можно столкнуться с тем, что анкерная часть крепежного изделия, которая и обеспечивает надежность его фиксации, будет находиться не в прочном материале фундамента, а в рыхлой и мягкой почве

Глубина заделки болтов (нажмите для увеличения)

Расчет фундаментных болтов с целью определения их удерживающей способности – еще одна важная процедура, которую необходимо выполнить перед их установкой. Что характерно, в нормативном документе (24379.1-80) нет информации о таком параметре, как величина удерживающей способности фундаментных болтов, поэтому рассчитывать ее надо самостоятельно.

Устанавливаемые до бетонирования болты временно прикрепляют к опалубке

в фундамент – это несложная процедура, выполнить которую можно своими силами, не привлекая для этих целей квалифицированных специалистов. Чтобы итогом такой процедуры стало надежное крепление анкерных болтов в фундаментной конструкции вашего будущего строения, следует придерживаться правил их установки, которые заключаются в следующем.

• Для правильного выбора места установки таких крепежных элементов в фундаменте следует внимательно изучить план здания. Сделать это необходимо для того, чтобы определить места расположения дверных проходов, под которыми фундаментные болты не устанавливаются. Следует помнить, что фундаментные болты (или, как их еще называют, анкерные тяги) устанавливаются только под стенами будущего строения.
• После того как материал, из которого будет сформирован фундамент, будет залит в опалубку, в него погружают анкерный болт. Выполняя такую процедуру, необходимо следить за глубиной погружения такого крепежного элемента, которая не должна превышать высоты самого фундамента. Для погружения анкерного болта в еще не застывший бетон выбирают середину фундаментного основания.
• При установке анкерных болтов в фундаментную конструкцию следует учитывать и такой параметр, как расстояние между соседними крепежными элементами. Рассчитать его достаточно просто: он должен равняться двум величинам глубины заделки таких крепежных элементов в фундаментную конструкцию.
• После того как анкерные болты погружены в еще не застывший бетонный раствор на требуемую глубину, необходимо выставить их строго по вертикали и дать материалу фундаментного основания полностью застыть.
• После полного застывания бетонного раствора надо сформировать блок фундаментных болтов. Для этого их концы, выступающие над поверхностью фундамента, скрепляют при помощи деревянной доски или металлической пластины. Естественно, что отверстия, предварительно просверленные в доске или пластине, должны располагаться с тем же шагом, что и , закрепленные в фундаментной конструкции.

Примеры монтажа болтов в фундаменте. Условные обозначения: 1 – фундамент; 2 – подливка; 3 – закрепляемая конструкция

Как уже говорилось выше, некоторые типы анкерных болтов могут монтироваться в готовом фундаменте. Для выполнения этой процедуры также необходимо предварительно наметить места монтажа таких крепежных элементов и рассчитать шаг, с которым они будут располагаться в фундаментной конструкции. После этого для установки болтов надо просверлить отверстия, диаметр которых должен быть в несколько раз больше, чем размер поперечного сечения самого крепежного изделия.

В подготовленные отверстия, глубина которых не должна превышать высоты фундаментной конструкции, заливается цементный раствор или специальный клей. Только после этого в них помещаются анкерные болты и выставляются в строго вертикальном положении. После застывания раствора или клеевого состава из анкерных болтов также формируются блоки, как описывалось выше.

Приготовление клеящего состава производится соответственно требованиям нормативных документов

Таким образом, анкерные болты, предназначенные для надежного соединения фундаментной конструкции со стенами возводимого строения, можно устанавливать как в уже готовом, так и в только создаваемом бетонном основании. При соблюдении всех вышеописанных рекомендаций по установке и выбору крепежных элементов они смогут обеспечить высокую надежность возводимого строения и его способность выдерживать даже очень значительные нагрузки.

Фундаментные анкерные болты: ГОСТ, виды, монтаж

Несмотря на то, что фундаменты любого типа являются надежными и прочными элементами строительных конструкций, соединять их со стенами возводимых зданий желательно при помощи специальных крепежей, в качестве которых можно использовать болты фундаментные.

Внедрение фундаментных болтов в монолитную плиту для последующего закрепления несущей колонны

Такие изделия позволяют повысить устойчивость строительной конструкции и отличаются не только своими размерами, но также повышенной прочностью и особой системой фиксации, работающей по принципу якоря, внедренного в структуру строительного материала и находящегося с ним в надежном зацеплении. Чтобы крепления подобного типа эффективно справлялись со своей задачей, необходимо грамотно подбирать их и строго следовать правилам выполнения их монтажа.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к фундаментным болтам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Разновидности анкерных болтов

На рынке представлены разнообразные типы анкерных болтов для решения различных задач. Встречаются как универсальные приспособления, так и узкоспециализированные образцы.

Чтобы правильно выбрать анкерный крепеж, необходимо разобраться в классификации и области применения каждого образца при выполнении строительных работ.

Среди наиболее распространенных видов следует выделить следующие варианты:

1. С гайкой. Разновидность считается самым популярным крепежом. В состав данного метиза входит резьбовая шпилька, распорная втулка и гайка. По принципу применения данный крепежный элемент отличается своей простотой и надежностью. Конструкцию помещают в отверстие, и при закручивании специальной гайки конусный наконечник разжимает распорную втулку. Для повышения удобства монтажа производители предлагают метизы с различными размерами гаек.
2. С крюком. Фиксатор данного образца отличается от анкерного болта одной деталью – наличием крюка. Этот компонент позволяет проводить монтажные работы разных уровней сложности. Зачастую метиз используется для обеспечения качественной сцепки навесных элементов. Конструкция также включает в себя гайку, которая приводит в действие разжимной механизм.
3. С кольцом. Следующий вариант идентичен по принципу монтажа в основание, однако, выделяется наличием специального кольца. Благодаря замкнутому механизму появляется возможность крепить конструкции и отдельные элементы большой массы.
4. Двухраспорные варианты. Данные анкера имеют одну важную особенность – наличие двух втулок распорного образца. Принцип действия значительно отличается от предыдущих метизов. При закручивании монтажной гайки одна втулка постепенно входит в другую, что обеспечивает разжимание механизма.

Причины разрушения анкерных болтов

Три рассмотренных принципа влияют на стойкое удержание анкерного болта в основании конструкции для соединения общих деталей. Но, в некоторых случаях происходит разрушение части анкерного крепежа конструктивных форм. Вот некоторые причины вызывающие разрушение анкерного болта:

• вылет болта из основания (сохранение основа и детали),
•  срез анкерного болта (не устойчивость при крепеже),
•  механическое нарушение (дистанционный монтаж),
•  неточность анкерного крепежа (общий вес нагрузки на основание),
•  покрытие анкера (коррозия металла фрагментов болта),
•  не соответствие температур (плавление анкерного соединения).

Для бетонных конструкций учитываются: марка бетона, размер анкерного болта, коэффициент. За свою эффективность в строительно-монтажных работах анкерный болт hilti используется очень часто.

Условия и рекомендации по установке

Фундаментный метиз держится за счет:

Трение создаёт нагрузка, которая действует на крепёж. Фундамент склеивается с болтом клеем или раствором от этого компенсируется сила воздействия, происходит её равномерное распределение. Приобретение необходимых элементов выполняется после определения расчетом диаметров, длин и требуемого количества для надежного скрепления. Детали небольшие по длине понадобятся на участках, не подвергающихся ударам и вибрациям. Увеличение массы воздействия на место соединения требуют болты по диаметрам 6 см., а при действующих динамических сил, параметры увеличивают.

Типаж элементов зависит от климата региона. В Северных районах с низкой температурой используют для производства низколегированную сталь.

Точный и правильный монтаж строители выполняют по предварительно составленной подробной схеме. Предусматривают распределение крепежных деталей с расстоянием между соседними элементами и их погружением в глубину. Чтобы фундаментное основание не деформировалось, установку проводят, отступая от его края. По нормативам расположение болтов не должно быть меньше величины погружения.

Надежной установкой считается процедура монтажа в момент оформления фундамента, бетон крепко держит метиз, который соединяет конструкцию. Укладывают в незастывший раствор болты вертикально с одинаковой глубиной. После застывания бетона их перевязывают друг с другом с помощью металлических планок. Погружение должно соответствовать фундаментной толщине, опускают изделие, не превышая половину значения этого параметра.

Производство выполняют и в готовом фундаментном блоке. Для установки сверлят отверстия с диаметрами, превышающими размер болта. Мастер знает распределение арматуры в основании и при выполнении процедуры обходит эти участки, чтобы не разрушить конструкцию. После завершения процесса, углубления заливают бетонной смесью или клеящим средством.

Клей строители считают более надежным способом для сцепления. Затем устанавливают вертикально крепежную деталь.

Подобные монтажные работы используют, когда их производство необходимо, но не планировалось. Для этой цели понадобятся метизы с коническими концами с утолщением на стержне. Во время затяжки детали происходит расширение цанги с надежным сцеплением. Крепление применимо при легких объектах, не создающих вибрационных процессов во время работы.

Правильно подобранные фундаментные болты позволяют безаварийно работать целым предприятиям. Исключить внештатные ситуации помогут грамотные расчетные операции в данной области. Справочники, нормативная документация всегда укажут верное направление, в них совмещена работа исследовательских групп, основанная на примерах из практики аварийных ситуаций.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

Расчет фундаментных болтов, характерные особенности использования

Расчет фундаментных болтов, указания по необходимым параметрам, проектным данным, представлены в строительных нормах и правилах. В руководстве к ним имеются

Принцип работы и применение

Бетон является пористым неоднородным по структуре материалом. И в местах креплений появляются разнообразные усилия – на скручивание, изгиб, сдвиг, срез, сжатие, вырыв. Их бетонный анкер берет на себя, распределяя совместно с несущей конструкцией.

Основные принципы работы анкеров для бетона:

• В момент взаимодействия материала основания и анкера появляется сила трения – распор выполняется дюбелями, металлическими цангами.
• Когда на глубине анкеровки материал дает сопротивление излому или смятию – за счет цанговых втулок на крепеже, изогнутой формы стержня, расширения.
• Нагрузки в месте контакта основания и стержня компенсируются касательными напряжениями при замоноличивании или склеивании – так работают закладные гладкие, клеевые анкера.

Анкера для бетона могут быть разных конструкций, различных видов, размеров. Производятся из специальной стали по ГОСТу, покрываются слоем средства против коррозии. Стержень может быть диаметром 6-20 миллиметров, длиной – до 220 миллиметров.

Любой анкер включает такие части:

• Сам болт
• Конус со слоем резьбы внутри
• Втулка со специальными вырезами

Анкеры выполняют конструктивную либо несущую функцию. Несущая функция реализована в случаях соединения плит перекрытия, балок, колонн, балконных консолей, лестничных площадок и маршей, отделочных и стеновых панелей, инженерного оборудования, коммуникаций, вытяжек, потолочных светильников и т.д. Также анкера применяются для монтажа лаг на бетонные либо пустотные полы. Ими крепят на стены электрооборудование, навесную мебель.

Конструктивный крепеж применяется для противодействия смещению частей узла, если их устойчивость гарантируется собственным весом, также анкера актуальны при рихтовке в строительстве.

Материалы для изготовления анкерных болтов

При монтаже метизы входят в структуру основания , и в результате образует ся прочное соединение, способное выдерживать критические веса. А для того чтобы болты характеризовались повышенной устойчивостью к всевозможным нагрузкам, изготовители выбирают лучшие марки стали.

Болты фундаментные изогнутые производятся из стали, которую покрывают слоем цинка. Такая специализированная обработка дает защит у от воздействия неблагоприятных условий среды . Основная функция – предотвра щение появлени я коррозии в процессе эксплуатации.

Как установить анкерный болт

Перед тем, как крепить анкерный болт с гайкой, необходимо просверлить отверстие, диаметр которого должен быть равен параметру резьбы. После очистки отверстия от пыли производится установка анкера в него, при этом коническая часть направлена внутрь отверстия, длина которого несколько превышает минимальную глубину для проведения анкеровки. При помощи молотка производится внедрений анкера до достижения необходимой глубины установки, после чего производится затягивание гайки.
После обеспечения необходимого момента затяжки, который лучше контролировать, используя для этого динамометрический ключ, выполняется откручивание гайки, производится установка на шпильку навешиваемой конструкции (например, станины для выполнения алмазного бурения) и выполняется закручивание гайки.

Как устроен анкерный крепеж с гайкой?

Принимая во внимание тот факт, что данный крепежный механизм должен удерживать достаточно тяжелые элементы, он был тщательно продуман и переделан. Главным элементом конструкции в нем является распорная шпилька, которая имеет на одном конце форму конуса, на другом же конце нарезана метрическая резьба, на которую накручивается гайка. На шпильку по всей длине, кроме резьбовой части, надета специальная металлическая втулка с прорезями.

Работает данное устройство по принципу «распора», то есть, когда мы начинаем закручивать гайку, конусообразный конец входит во втулку и распирает ее в отверстии. Отличительной особенностью считается то, что такой анкер имеет литую шпильку, которая намного прочнее других анкерных конструкций. Ну, и, конечно, мы забыли упомянуть про гайку и в обязательном порядке стопорную шайбу, которые накручиваются со стороны резьбы. Шайба не позволяет при закручивании гайки углубляться в отверстие.

В некоторых случаях во время крепления монтажники используют в качестве дополнительного фиксатора вторую шайбу, которая закрывает отверстие на месте установки, но такой подход зависит от конкретных условий монтажа.

Сферы применения такого крепежа могут быть достаточно разными: от монтажа лестничных ограждений до тяжелых металлоконструкций. Самое популярное применение на сегодняшний день – это монтаж кронштейнов под кондиционер. Само устройство имеет достаточно приличный вес, поэтому использование такого крепления полностью оправдано.

Расчёт анкерных, фундаментных болтов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Строительных конструкций и материалов

Методические указания

К курсовому проекту (курсовой работе)

Дисциплина: «Металлические конструкции»

Тема: «Проектирование базы внецентренно – сжатой колонны промышленного здания»

Разработал: доцент Тимофеев Н.М.

Санкт – Петербург

Г.

Данный раздел является частью раздела «Проектирование сплошной внецентренно-сжатой колонны одноэтажного промышленного здания» и является дополнением к методическим указаниям для выполнения курсового проекта (курсовой работы) на тему «Проектирование каркаса одноэтажного промышленного здания без крановой нагрузки».

Настоящее пособие рассматривает конструкцию базы сплошно-стенчатый колонны составного сечения с двухстенчатой траверсой и жёстким опиранием на фундамент, даётся понятие безвыверочного монтажа колонн , подробное описание и расчёта всех элементов базы, приведены все справочные данные, необходимые для проектирования базы данного типа.

МУ ориентирован на самостоятельную работу студентов.

Проект базы колонны

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий от колонны на фундамент. Конструктивное решение базы зависит от типа и высоты сечения колонны, способа её опирания на фундамент и принятого метода монтажа колонны.

Исходными данными для проектирования базы колонны является: геометрические размеры поперечного сечения колонны у основания, расчётные значения изгибающего момента «М»

и нормальной силы
N»
в сечении на уровне подошвы фундаментной плиты.

Здесь рассматривается только жесткое опирание, соответствующее заделке в расчётной схеме. На рис.1 показана конструкция базы с двухстенчатой траверсой.

Рис. 1 База колонны с двухстенчатой траверсой.

Конструкция базы колонны показана на рис 1. База колонны состоит из следующих основных элементов: опорной плиты-1, опирающейся на железобетонный фундамент-2 и дополнительных ребер жесткости-8.передающей на него сжимающее усилие, траверс-3, охватывающих стержень колонны с боков, анкерных болтов-4 и анкерных плиток-5 или опорных двутавров-6, рихтовочных болтов-7,

1. Понятие о безвыверочном монтаже колонн

Существует два способа установки колонны на фундамент: с выверкой колонны в процессе монтажа и безвыворочный монтаж. Последний способ имеет явные преимущества перед первым, но требует наличия на заводе изготовителя оборудования для фрезерования торца колонны и строжки верхней поверхности плиты, поэтому заготовка (лист или сляб) должна иметь толщину на 2-3 мм больше расчётной. Выверку плит производят инструментальным способом, а установку плиты в горизонтальном положение выполняют с помощью установочных (рихтовочных) болтов (на рис.1 деталь А). После выверки под плиту заливают цементный раствор, для чего в плите имеются отверстие (дыры) диаметром около 100мм из расчёта 1 отверстие на 0,5м 2 площади плиты.

После достижения проектной прочности раствора подливки по осевым рискам на опорной плите производят установку колонны. На анкерные болты, уже забетонированные в фундамент, устанавливают опорные двутавры или анкерные плитки, надевают анкерные болты с гайками шайбами, плотно прижимая траверсы к опорной плите. При таком способе монтажа колонна без выверки оказывается установленной в проектном положении.

По окончании монтажных работ база колонны замоноличивается до уровня чистого пола производственного помещения.

Расчёт базы колонны

3.1 определение плановых размеров опорной плиты

Боковые свесы плиты принимают конструктивно. асв= 60÷100 мм,

толщину траверс
тр=14-16мм.
Таким образом, ширина плиты: bпл= bп+2асв+2
тр
, где
bп
– ширина полки колонны. Полученный размер bпл округляют до ближайшей стандартной ширины прокатных листов, таблица 5.

Длина опорной плиты lпл

определяется расчётом на прочность бетона фундамента. Задавшись классом бетона фундамента, таблица 1, определяют расчётное сопротивление бетона сжатию
Rb
Расчёт анкерных, фундаментных болтов

Расчёт анкерных, фундаментных болтов САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Строительных конструкций и материалов Методические указания К

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; Аsa — площадь сечения одного болта.

Болты необходимо затягивать, как правило, с контролем величины крутящего момента Мкр, 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.

Анкерные крепежные элементы для фундаментов — характеристики и где они применяются

Фундаментные болты применяются для крепления тяжелых конструкций и техники к бетону. Они обеспечивают прочное сцепление, и именно от них зависит надежность и срок эксплуатации здания. Используются для ремонта старых оснований, соединения пристроек с домом, фиксирования сборного ростверка со сваями, установки стационарной техники и подвешивания тяжелого оборудования.

Характеристики, типы и размеры

Анкерные болты применяются для крепления особо нагруженных элементов и конструкций, поэтому к их прочности предъявляются жесткие требования, установленные по ГОСТ. Для производства используется только высококачественная сталь. Для защиты стержня наносится цинковый слой. Оцинковку делают гальваническим или термодиффузионным методом. Наилучшим вариантом считается второй способ, так как он создает более надежное и прочное покрытие.

Производятся следующие виды фундаментных болтов:

1. Составной анкерный. Применяются при установке на фундамент оборудования поворотом или с надвижкой. Размещается нижняя шпилька с плитой и муфтой до заливки бетонного раствора. После чего закручивают верхнюю шпильку и скрепляют сваркой. Монтируются анкерные составные болты до бетонирования. Выпускаются диаметром 24-64 мм. Общая длина зависит от соединяемых частей.

2. Фундаментный изогнутый болт. Область применения та же, используется для монтажа оборудования и других конструкций к железобетонному основанию. Состоит из двух гаек, шпилек и шайбы. От обычного крепежного элемента отличается тем, что конец стержня изогнут под прямым углом. Изготавливается в двух исполнениях: в виде буквы Г и со слегка отклоненной шпилькой в сторону (по-другому называется «лебедь»). Первый тип монтируется до заливки бетонного раствора, второй устанавливается в колодцы готового фундамента и заделывается смесью. Продаются длиной от 30 до 180 см, диаметром 12-48 мм. Главное преимущество изогнутого крепежа – простой способ производства. Для мест с суровыми климатическими условиями (повышенная влажность, холод) делаются из легированной и низкоуглеродистой стали.

3. С анкерной плитой. Сфера применения – полнотелые фундаменты. С помощью них устанавливают несущие и металлические системы. Длина анкерного с плитой болта начинается от 20 см и доходит до 4 м. Диаметр – 16-160 мм. Допустимо его применение как в гражданском, так и в промышленном строительстве. Устанавливаются болты фундаментные с плитой до заливки бетонной смеси. Благодаря характеристикам и нестандартной конструкции их можно использовать для крепления не только в железобетонных сооружениях, но и в основаниях из кирпича и камня.

4. Съемный. Состоит из стержня, один конец которого имеет резьбу, а на другом находится специальное крепление для удержания в бетоне. Фиксируется закладными плитами. Применяется при строительстве жилых и промышленных железобетонных, каменных, кирпичных или бетонных сооружений. Для производства съемных болтов используется высокопрочная сталь, способная выдерживать значительные нагрузки и высокие разрывные усилия. При установке размещается только анкерная арматура, остальные элементы закручиваются после окончательного монтажа.

5. Анкерный прямой. Крепеж имеет стандартную шпильку. Устанавливается в готовое отверстие, после чего замазывается эпоксидным клеем или цементно-песчаной смесью. Выпускается прямой болт фундаментный диаметром 16-42 мм, длиной от 30 до 170 см. Изготавливается из высокопрочной стали, поэтому способен выносить значительные механические нагрузки. Используется для крепления техники и различных конструкций к прочным, неэластичным фундаментам.

6. С коническим концом. Верхняя часть крепежа выглядит так же, как и у анкерного прямого. На противоположном конце расположена конусная деталь, которая способна саморасклиниваться. Производится диаметром 12-48 мм. Монтируется разжимной цангой или цементно-песчаной смесью. Обладают такие крепежи высокой прочностью и устойчивы к коррозии.

Область применения болтов зависит от их типа и размеров. Длина может быть любой, и крепежную деталь можно сделать на заказ под конкретное сооружение.

Международные техниченские одобрения для анкерных болтов

Для крепёжных элементов, используемых в строительстве, самым важным европейским одобрением является ETA (European Technical Assessment – Европейское техническое одобрение). ETA требует многочисленных испытаний характеристик анкеров независимыми официальными органами. Одобрения ETA делятся на директивы ETAG в зависимости от используемых материалов, принципов работы и области применения. ETAG 001 регулирует сертификацию металлических анкеров и делит возможные одобрения на 12 опций, в зависимости от количества проведённых испытаний. Наивысшая Опция 1 гарантирует максимальное количество испытаний, даёт наиболее полную информацию об области применения и имеет больше официальных данных о характеристиках анкеров.Опции с 1 по 6 регламентируют применение анкерных болтов как в растянутой, так и в сжатой зонах бетона, опции 7-12 – только в сжатой.

Примечание.

В строительстве используют армированный и не армированный бетон. Армируют бетон обычно стальной арматурой. Бетон хорошо выдерживает сжатие, но легко растрескивается при растяжении, а сталь, наоборот, хорошо выдерживает растяжение.

В бетонных конструкциях всегда возникают трещины от воздействия внутренних и внешних условий, напряжений и нагрузок, но при небольших размерах они не считаются дефектом. Правильно расположенная арматура ограничивает распространение трещин и компенсирует силы растяжения, предотвращая распространение трещин до такого размера, когда создаётся опасность для прочности конструкции.

Например, если бетонная плита между двумя опорными балками нагружена сверху, то нижний её край растягивается, а верхний сжимается под весом самой плиты и нагрузки на неё. В данном случае верхний слой плиты считается бетоном без трещин или сжатой зоной бетона, а нижний – бетоном с трещинами или растянутой зоной бетона.

Маркировка знаком качества CE основана на директиве по строительной индустрии ЕС и созданных на её основе национальных законодательных актах. Наличие знака CE означает соответствие анкера требованиям данной директивы. Эти требования относятся к размерам, сырью и конечному продукту в целом. Наличие технического одобрения ETA является основанием для получения знака CE.

Многие производители выпускают две линейки анкерных болтов:

• более дорогую с одобрением ETA Опция 1 для применения в сжатой и растянутой зонах бетона;
• бюджетную линейку с одобрением ETA Опция 7 для установки только в сжатую зону бетона.

Помимо технического одобрения ETA анкерные болты могут иметь другие одобрения и сертификаты:

• допуск на использование в сейсмоопасных зонах;
• пожарный сертификат с указанием времени, в течение которого анкер выдерживает заявленные нагрузки в открытом пламени;
• результаты испытаний на коррозионную устойчивость;
• другие сертификаты на соответствие отраслевым и национальным стандартам.