Расчет и выбор фундаментных болтов

Для крепления машин к фундаментам применяют фундаментные (анкерные) болты, дюбели и патроны.

а – с отгибом; б – с анкерной плитой; в – съемные; г – устанавливаемые в готовые фундаменты (1 – конические с зачеканкой цементным раствором; 2 – гладкие на эпоксидном клее).

Рисунок 3.1 – Типы анкерных болтов

Фундаментные болты подразделяют на глухие, съемные и устанавливаемые в готовые фундаменты (рисунок 3.1). Глухие болты выполняют с отгибом или с анкерной плитой. Съемные болты выполняют с анкерными плитами из листового проката или стального литья, заделываемыми наглухо в фундамент. Снизу плиты болты крепятся гайками.

Глухие болты устанавливают до бетонирования фундаментов в специальных монтируемых несущих металлоконструкциях (кондукторах) (рисунок 3.2) или после бетонирования в анкерных колодцах, заливаемых бетоном после установки оборудования. Для получения в фундаменте анкерных колодцев до бетонирования устанавливают и закрепляют на поддерживающих конструкциях деревянные или металлические пробки (коробки), заливают бетон и после его застывания извлекают пробки из фундамента.

Болты, устанавливаемые в готовые фундаменты, не требуют специальных конструкционных устройств и имеют меньшую длину, чем глухие и съемные. К ним относятся конические болты с зачеканкой цементным раствором и гладкие болты, устанавливаемы на эпоксидном клее.

Болты, закрепляемые на эпоксидном клее, устанавливают в скважины, пробуренные в готовом фундаменте, и заполняют скважины клеем. Скважины бурят перфораторами, снабженными буровыми коронками. Анкерные болты затягивают не ранее, чем через 72 часа после их установки и выдержки при температуре среды не ниже 15°С.

С целью сокращения стоимости работ по установке фундаментных болтов, экономии металла на изготовление кондукторов и продолжительности установки оборудования институтом «ВНИИмонтажспецстрой» (г. Москва) разработаны крепления новой конструкции – самоанкерующиеся болты и дюбели. Они представляют собой крепления разжимного типа, устанавливаемые в отверстия, высверленные в готовых фундаментах.

Самоанкерующиеся болты разработаны трех типов и предназначены для крепления оборудования, работающего в условиях как статических, так и динамических нагрузок. Болт состоит из шпильки с конической частью, цанги с прижимных или разрезных колец, гайки и шайбы для затяжки оборудования на фундаменте. При затяжке гайки происходит расклинивание цанги или разрезных колец в отверстии, и возникающие силы сцепления удерживают болт от раскручивания.

Фундаментные болты при эксплуатации испытывают статические и динамические нагрузки. Болты изготовлены из ВСт3кп.

Болты изготавливают из углеродистых и низколегированных сталей марок ВСт3пс6, ВСт3сп5, и ВСт3кп2 (ГОСТ 380 – 88), марок 20, 25, 30 и 35 (ГОСТ 1050 – 88); болты диаметром М56 – М140 допускается изготавливать из низколегированной стали марок 09Г2С и 10Г2С1 (ГОСТ 19281 – 88).

1 – фундаментный болт; 2 – кондуктор; 3 – гайка болта; 4 – опорная стойка.

Рисунок 3.2 – Кондуктор для установки фундаментных болтов

Глубина заделки болтов в фундаменты принимается в зависимости от типа болта и его диаметра , и для болтов из стали с МПа и бетона марки 150 с допускаемым расчетным напряжением на расстояние 0,63 МПа выбирается из следующих соотношений: для болтов с отгибом 25 , для болтов с анкерной плитой и съемных 15 , для болтов на эпоксидном клее 10 .

Определяем расчетную вертикальную нагрузку, которая приходится на один болт:

, (4)

где – расчетная опрокидывающая нагрузка, которая действует от машины на фундамент;

– вес машины;

– количество фундаментных болтов, ;

– расчетный опрокидывающий момент;

– расстояние от оси поворота машины до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка, =1,401 м;

– расстояние от оси поворота до других i–тых болтов в той же зоне стыка, .

Рисунок 3.3 – Схема расположения фундаментных болтов

Определяем усилие предварительного затягивания болтов под действием вертикальной нагрузки:

, (5)

где – коэффициент стабильности затягивания для глухих и съемных болтов при комбинированной динамической и динамической нагрузке, .

Принимаем ; .

.

Определяем усилие предварительного затягивания болтов под действием горизонтальной нагрузки:

, (6)

где – горизонтальная сдвигающая нагрузка;

– вес машины;

– коэффициент трения для машины установленной на подкладках, .

.

Определяем суммарное усилие поперечного предварительного затягивания болтов под действием вертикальной нагрузки и горизонтальной:

; (7)

.

Определяем площадь поперечного сечения болта по резьбе:

, (8)

где – расчетное допустимое напряжение на растяжение металла болтов, .

.

Выбираем фундаментный болт с ближайшим большим поперечным сечением М24 ( ).

Проверяем выбранный стандартный фундаментный болт на выносливость:

, (9)

где – допустимое напряжение на разрыв под действием динамических нагрузок:

, (10)

где – коэффициент, который учитывает количество циклов нагружения, ;

– коэффициент, который учитывает масштабный фактор, .

.

.

.

Выбранный стандартный фундаментный болт М24 соответствует требованиям необходимой выносливости.

Определяем глубину закладки фундаментных болтов:

; (11)

.

Определяем угол поворота гайки для обеспечения необходимого усилия предварительного затягивания болтов:

, (12)

где – модуль упругости материала болта, ;

– площадь поперечного сечения выбранного стандартного болта;

– диаметр резьбы;

– шаг резьбы, .

.