Расчет болтов

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.

Таблица 2

расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С От ¾40°С и выше От ¾40 до ¾50°С От ¾51 до ¾65°С
марка стали ВСт3кп2, ВСт3пс2, Ст20 09Г2С-6, 10Г2С1-6 09Г2С-8, 10Г2С1-8

Примечание. Болты допускается изготовлять из других марок сталей, механические свойства которых не ниже свойств сталей марок, указанных в табл. 2.

3.3. Болты для крепления строительных конструкций при температуре наружного воздуха от минус 40° С и выше должны изготовляться из углеродистой стали марки ВСт3кп2 (ГОСТ 380), а для крепления оборудования ¾ из углеродистой стали марки ВСт3пс2 (ГОСТ 380) или из конструкционной стали марки Ст20 (ГОСТ 1050).

Для болтов диаметром 56 мм и более допускается применять при тех же температурных условиях низколегированную сталь марок 09Г2С-2 и 10Г2С1-2 (ГОСТ 19281).

3.4. Для крепления сосудов и аппаратов, предназначенных для обработки и хранения взрывоопасных продуктов, а также для крепления аппаратов колонного типа при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 30°С включительно, следует применять сталь марки ВСт3пс3 (вместо стали марки ВСт3пс2); при температуре наружного воздуха от минус 31 до 40°С ¾ сталь марки Ст20 по ГОСТ 1050.

3.5. При расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 65°С низколегированные марки сталей 09Г2С-8 и 10Г2С1-8 должны иметь ударную вязкость не ниже 30 Дж/см2 (3 кгс×м/см2) при температуре испытания минус 60°С.

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

3.7. Расчетные сопротивления металла болтов растяжению Rва следует принимать по табл. 3.

Таблица 3

  Расчетное сопротивление металла растяжению Rва, МПа
Диаметр болта, мм ВСт3пс2, ВСт3кп2, Ст20 09Г2С 10Г2С1
10 ¾ 30
36 ¾ 56
64 ¾ 80
90 ¾ 100
110 ¾ 140

3.8. 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 ¾ 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.

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

Asa = ко Р/ Rва (1)

где ко = 1,35 ¾ для динамических нагрузок; ко = 1,05 ¾ для статических нагрузок.

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

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

Asa = 1,8 c m ко Р/ a Rва (2)

где c ¾ коэффициент нагрузки, принимаемый по табл. 4, зависящий от конструкции болта; m ¾ коэффициент, учитывающий масштабный фактор, принимаемый по табл. 5, в зависимости от диаметра болта; a ¾ коэффициент, учитывающий число циклов нагружения, принимаемый по табл. 6.

Таблица 4

Конструкции болтов С отгибом С анкерной плитой Прямые Конические (распорные)
Диаметр болтов (по резьбе) d, мм 12 ¾ 48 Глухих 12 ¾ 140 Съемных 56 ¾ 125 12 ¾ 48 6 ¾ 48
    Эскизы
  Глубина заделки Н принята из условия Rва = 145 КПа
Максималь­ная глубина заделки Н 25 d 15 d 30 d 10 d 10 d (8d)*
Минималь­ное рассто­яние между осями болтов 6 d 8 d 10 d 5 d 8 d
Минималь­ное рассто­яние от оси болтов до грани фун­дамента 4 d 6 d 6 d 5 d 8 d
Коэффици­ент нагруз­ки c 0,4 0,4 0,25 0,6 0,55
Коэффици­ент стабиль­ности затяж­ки к 1,9 (1,3)** 1,9 (1,3) 1,5 2,5 (2) 2,3 (1,8)

* В скобках дана глубина заделки для болтов диаметром менее 16 мм.

* В скобках даны значения коэффициента к статических нагрузок.

Таблица 5

Диаметр болта, мм 10-12 20-24 30-36 42-48 56-72 80-90 100-125
m 0,9 1,1 1,3 1,6 1,8 2,2 2,5

 

Таблица 6

Число циклов нагружения 0,05×106 0,2×106 0,8×106 2×106 5×106 и более
a 3,15 2,25 1,57 1,25

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

3.12. При групповой установке болтов для крепления оборудования (рис.7) величина расчетной нагрузки Р, приходящаяся на один болт, должна определяться для наиболее нагруженного болта по формуле

, (3)

где N ¾ расчетная нормальная сила; М ¾ расчетный изгибающий момент; n ¾ общее количество болтов; y1 ¾ расстояние от оси поворота до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка; yi ¾ расстояние от оси поворота до i-го болта, при этом учитываются как растянутые, так и сжатые болты.

Рис. 7. Расчетная схема определения усилий при групповой установке болтов для крепления технологического оборудования

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

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

Р = (М) / nh, (4)

где М и N ¾ изгибающий момент и продольная сила в сквозной колонне на уровне верха фундамента; h ¾ расстояние между осями ветвей колонны; n ¾ количество болтов крепления ветви колонны; в ¾ расстояние от центра тяжести сечения колонны до оси сжатой ветви.

3.14. Для баз стальных колонн сплошного типа (рис. 8) величину расчетной нагрузки, приходящейся на один растянутый болт, следует определять по формуле

Р = (Rв вs x ‑ N) / n (5)

где N ¾ продольная сила в колонне; Rв ¾ расчетное сопротивление бетона фундамента осевому сжатию, принимается в зависимости от класса бетона по табл. 7; n ¾ количество растянутых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны; вs ¾ ширина опорной плиты базы колонны; x ¾ высота сжатой зоны бетона под опорной плитой базы колонны, определяется по формуле

, (6)

где la ¾ расстояние от равнодействующей усилий в растянутых болтах до противоположной грани плиты; С ¾ расстояние от оси колонны до оси болта; е0 ¾ эксцентриситет приложения нагрузки.

Рис. 8. Расчетная схема усилий в опорном сечении для стальных колонн сплошного типа

Таблица 7

Класс бетона В10 В12,5 В15 В20 В25 В30
Rв, МПа 5,8 7,3 8,7 11,5 14,5

Высота сжатой зоны х ограничивается условием

х £ xR la, (7)

где

xR = . (8)

В формуле (8) Rв и Rва в МПа.

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

3.15. Величину усилия предварительной затяжки болтов ¾ 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

F1 = к (Q ‑ Nf) / nf (9)

где Q ¾ расчетная сдвигающая сила, действующая в опорной плоскости; N ¾ нормальная сила; f ¾ коэффициент трения, принимаемый равным 0,25; n ¾ количество болтов; к ¾ коэффициент стабильности затяжки, принимаемый по табл. 4.

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

F0 = F + F1 / к. (10)

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

Аsa = (к ко Р + F1) / к Rва (11)

где к ¾ коэффициент стабильности затяжки, принимаемый по табл. 4.

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

Q £ 0,6 Аsa Rва n. (12)

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

Р £0,6 Аsa Rва n; (13)

Q £0,4 Аsa Rва n; (14)

где n ¾ количество болтов.

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

F2 = к Аsa Rва / 2. (15)

3.18. 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

Q £ f [M + N (h ‑ в)] / h, (16)

где обозначения те же, что в формуле (4).

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

Q £ f (п Аsa Rва / 4 +N), (17)

где N ¾ минимальная продольная сила, соответствующая нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила; п ¾ количество болтов для крепления сжатой ветви колонны или количество сжатых болтов, расположенных с одной стороны базы колонн (для колонн сплошного типа); f ¾ коэффициент трения, принимаемый равным 0,25; Аsa ¾ площадь сечения одного болта.

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

Мкр = F x, (18)

где F ¾ усилие предварительной затяжки болтов; x ¾ коэффициент, учитывающий геометрические размеры резьбы, трение на торце гайки и в резьбе, принимаемый по табл. 8.

Таблица 8

Диаметр болта, мм x, м Диаметр болта, мм x, м
2×10-3 1,4×10-2
2,4×10-3 1,7×10-2
3,2×10-3 1,9×10-2
4,4×10-3 2,1×10-2
5,8×10-3 2,3×10-2
7,5×10-3 2,5×10-2
9×10-3 2,8×10-2
1,1×10-2 3,2×10-2
1,2×10-2 3,5×10-2

3.20. Минимальную глубину заделки болтов из стали марки ВСт3кп2 в фундаменте (размер Н) для бетона класса В12,5 следует принимать по табл. 4.

При других марках сталей болтов или другом классе бетона глубину заделки Но следует определять по формуле

Но ³ Н т1. т2, (19)

где т1 ¾ отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса В12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса; т2 ¾ отношение расчетного сопротивления растяжению металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению растяжению стали марки ВСт3кп2.

Для болтов диаметром 24 мм и более, устанавливаемых в скважинах готовых фундаментов, коэффициент т1 следует принимать равным единице.

Значения расчетных сопротивлений бетона растяжению Rвt в зависимости от класса бетона даны в табл. 9.

Таблица 9

Класс бетона В10 В12,5 B15 В20 B25 В30
Rвt, МПа 0,61 0,7 0,8 0,95 1,1 1,2

Для тех же материалов минимальную глубину заделки дюбель-втулки распорной (см. рис. 6,в) следует принимать H = 6 d , с учетом величин следующих расчетных параметров: коэффициента нагрузки c = 0,4; коэффициента стабильности затяжки к = 1,3 (при динамических воздействиях к = 1,9); расстояния между осями дюбелей ¾ не менее 5 d, от края фундамента до оси дюбеля ¾ 6 d.

3.21. Глубина заделки распорных дюбелей, устанавливаемых в мягкие материалы (кирпич, керамзитобетон), должна быть увеличена на 2 d по сравнению с глубиной заделки аналогичных дюбелей, устанавливаемых в конструкции из бетона класса В12,5.

3.22. Для конструктивных болтов с отгибами глубину заделки в бетон допускается принимать равной 15 d, для болтов с анкерными плитами ¾ 10 d, а для болтов, устанавливаемых в скважины, ¾ 5 d.

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

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.

3.24. 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 ¾ 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 d2.

3.25. Расчетные площади поперечных сечений болтов (по резьбе) в зависимости от их диаметра приведены в табл. 10.

Таблица 10

Диаметр резьбы болтов d Расчетная площадь поперечного сечения болтов по резьбе Аsa, см2 Диаметр резьбы болтов d Расчетная площадь поперечного сечения болтов по резьбе Аsa, см2
М 10 0,571 М 56 20,29
М 12 0,842 М 64 26,75
М 16 1,57 М 72х6 34,58
М 20 2,45 М 80х6 43,44
М 24 3,52 М 90х6 55,91
М 30 5,60 М 100х6 69,95
М 36 8,26 М 110х6 85,56
М 42 11,2 М 125х6 111,91
М 48 19,72 М 140х6 141,81

3.26. Диаметры конструктивных болтов должны быть указаны в задании на проектирование фундаментов. При отсутствии указаний диаметры конструктивных болтов назначаются в соответствии с диаметром отверстий в опорных частях оборудования.

Примеры расчета болтов даны в прил. 2 настоящего Пособия.








Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 805; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2019 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.017 сек.