Основные типы фундаментных болтов и область их применения.

Болты для крепления технологического оборудования по своему назначению делятся на конструктивные и расчетные (силовые). Конструктивные болты служат для фиксации оборудования на фундаментах и для предотвращения случайных смещений. Такие

болты предусматриваются для оборудования, устойчивость которого против опрокидывания, сдвига или скручивания обеспечивается собственной массой.Расчетные болты воспринимают нагрузки, которые возникают при работе технологического оборудования.

Болты, в зависимости от способа установки их, подразделяют на следующие основные виды: устанавливаемые непосредственно в массив фундамента (болты глухие);

- устанавливаемые в массив фундамента с изолирующей трубой (болты съемные);

- устанавливаемые в готовые фундаменты в просверленные скважины (болты глухие и съемные);

- устанавливаемые в колодцах.

Болты глухие, устанавливаемые непосредственно в массив фундамента, могут выполняться:

- с отгибом (рис.7);

- с анкерными плитами (рис.8);
- составными с анкерными плитами (рис. 9).

Болты с отгибом, как наиболее простые в изготовлении, должны применяться в случаях, когда высота фундаментов не зависит от глубины заделки болтов в бетон.

Болты с анкерными плитами, имеющие меньшую глубину заделки в бетон, по сравнению с болтами с отгибами, применяются, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон.

Болты составные с анкерными плитами применяются в случаях установки оборудования методом поворота или задвижки.

Болты съемные, устанавливаемые в массив фундамента с изолирующей трубой могут выполняться:

- без амортизирующих элементов (рис. 10);

- с амортизирующими элементами (рис. 11).

Съемные болты без амортизирующих и с амортизирующими элементами следует применять для крепления тяжелого прокатного, кузнично-прессового и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене.

Болты с амортизирующими элементами обеспечивают прочность соединения при меньших глубинах заделок болтов в бетон по сравнению с болтами без амортизирующих элементов, при этом необходимо предусматривать возможность доступа к нижней части болтов.

Болты, устанавливаемые в готовые фундаменты в просверленные скважины, подразделяются на:

- прямые, закрепленные с помощью эпоксидного клея (рис. 12);

- конические, закрепляемые с помощью цементной зачеканки;

- расходных и распорных втулок (рис. 13);

- составные с распорным конусом (рис. 14).

Болты, устанавливаемые в готовые фундаменты, должны применяться во всех случаях, когда это возможно по технологическим и монтажным условиям.

Болты, закрепляемые эпоксидным клеем, могут устанавливаться как до, так и после монтажа и выверки оборудования через отверстия в опорных частях.Болты с распорными цангами и распорными втулками позволяют вводить крепление в эксплуатацию сразу же после установки болтов в скважины.Болты составные с распорным конусом следует применять только для конструктивного закрепления оборудования.

Болты, устанавливаемые в колодцах, допускается применять только в тех случаях, когда они не могут быть установлены в просверленные скважины (рис.15).

Расчет фундаментных болтов

Нагрузки, действующие на болты, по характеру воздействия подразделяются на статические и динамические.

Расчетные сопротивления растяжению металла болтов следует принимать для стали марок 3пс6, ВСт3сп5, ВСт3Гсп5 - 1400 кгс/см²; О9Г2С - 1700 кгс/см²; 10Г2С1 -1900 кгс/см².

Шпильки расчетных болтов назначаются из углеродистых и низколегированных сталей при эксплуатации болтов при расчетной температуре:

а) -40°С и выше - из стали марок ВСт3пс6,ВСт3пс5(ГОСТ380-71);

б) ниже минус 40°С до минус 65°С - из стали марок ВСр3сп5,
ВСт3Гсп5, 09П2С и 10Г2С1 (ГОСТ 19281-73).

Расчетное сопротивление болтов усталостному разрушению при динамических нагрузках определяют по формуле:

 

где - коэффициент, учитывающий масштабный фактор, принимаемый по табл.9.

Таблица 9

Диаметр резьбы болтов	М 10-М 12	М 16	М 20-М 24	М 30-М 36	М 24-М 48	М 56-М 72х6	М 80х6-М 90х6	М 100х6-М 125	М 104х6
Коэффициент		1,1	1,2	1,4	1,6	1,8		2,2	2,5

- коэффициент, учитывающий число циклов нагружения, принимаемый по табл.10.

Таблица 10

Число циклов нагружения	0,05х10	0,2х10	0,8х10	2х10	5х10 и более
Коэффициент	3,15	2,25	1,57	1,25

 

 

Глубина заделки болтов в фундаменты Н для шпилек из стали с расчетным сопротивлением растяжению кгс/см² и марки бетона фундамента 150 с расчетным сопротивлением растяжению R_p - 6,3 кгс/см² приведена в таблице 11.

При других расчетных сопротивлениях стали шпилек болтов или марках бетона фундаментов глубина заделки Н для глухих и съемных болтов, устанавливаемых в массив фундаментов (типы 1-8) определяются по формуле (2) но не менее 8 d, а для болтов, устанавливаемых на готовых фундаментах в просверленные скважины (типы 9 — 12) и в колодцах (типа 14) по формуле (3).

(7.2)

(7.3)

где Н - глубина заделки болтов в бетон, принимаемая по табл. 11;

R_P - расчетное сопротивление растяжению бетона фундамента, кгс/см²;

- расчетное сопротивление растяжению металла болтов принятой марки стали, кгс/см²;

1400 - расчетное сопротивление растяжению металла болта из стали марки ВСт3сп5 (ГОСТ 380-71) кгс/см²;

6,3 - расчетное сопротивление растяжению бетона марки 150, кгс/см².

Наименьшие допускаемые расстояния между осями болтов с и от оси крайних рядов болтов до граней фундамента 1 приведены в табл. 11.

Подбор площади сечения болтов производится по прочности из условия не раскрытия стыка в системе «фундамент-оборудование» и проверяется на выносливость усталостному разрушению.

Подбор площади сечения болтов по прочности следует производить по формуле: (7.4)

где V3 - величина усилия затяжки болта, определяемая по формуле (8);

Х- коэффициент нагрузки, принимаемый по табл. 11;

Р - расчетная нагрузка, действующая на болт.

В случае, если задана нагрузка от оборудования, то величина расчетной нагрузки Р определяется для наиболее нагруженного болта по формуле:

где - расчетная вертикальная нагрузка от оборудования;

М - расчетный опрокидывающий момент от оборудования;

G - масса оборудования;

- расстояние от оси поворота оборудования до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка;

- расстояние от оси поворота до i - го болта;

n - количество болтов.

Для болтов, устанавливаемых без контроля усилия затяжки, подбор площади сечения болтов по прочности допускается производить по формуле:

(7.5)

Съемные болты с изолирующей трубкой (типа болтов 6-8) устанавливать без контроля усилия затяжки не допускается.

При динамических нагрузках площадь сечения болтов, вычисленную по формуле (4) и (5), необходимо проверить на выносливость по формуле:

(7.6)

Площадь сечения болтов для восприятия сдвигающих усилий определяется по формуле:

(7.7)

где - величина усилия, затяжки болтов, определяется по формуле 9.

Величина усилия затяжки фундаментных болтов при вертикальных статических и динамических нагрузках должна назначаться по формуле:

(7.8)

где - коэффициент стабильности затяжки, принимаемой по таблице 24.

Величина усилия затяжки болтов () для восприятия горизонтальных сил в плоскости стыка должна быть назначена по формуле:

(7.9)

где Q - расчетная сдвигающая нагрузка, действующая в плоскости стыка “фундамент-оборудование”;

G - масса оборудования;

f - коэффициент трения, принимаемый равным 0,3 при бесподкладочном способе установки оборудования;

n - количество болтов. n - 0,2 при других способах установки.

 

Пояснения к табл. 11.

Различают три вида конструкции стыков “фундамент-оборудование”:

а) с применением пакетов плоских металлических подкладок,
клиньев, башмаков и т.п. с подливкой бетонной смеси после
закрепления оборудования (вид №1);

б) с опиранием оборудования на бетонную подливку при
«бесподкладочных» методах монтажа (вид №2)

в) с опиранием оборудования непосредственно на фундамент
(вид№3). Расчетные площадки поперечных сечений болтов в
зависимости от их диаметра приведены в таблице 12.

Таблица 12

Диаметр резьбы болтов d	Расчетная площадь поперечного сечения болта по резьбе F, см2	Диаметр резьбы болтов d	Расчетная площадь поперечного сечения болта по резьбе F, см2
М10	0,523	М56	18,74
М12	0,769	М64	25,12
М16	1,44	М72х6	32,23
М20	2,25	М80х6	40,87
М24	3,24	М90х6	63,68
М30	5,19	М100х6	67,32
М36	7,59	М110х6	83,67
М42	10,34	М125х6	108,56
М48	13,80	М140х6	138,01

 

Пример: Определить диаметр фундаментных болтов с отгибом (тип 1) и глубину их заделки в бетон фундамента при следующих исходных данных:

Р = 4 тс; сталь шпилек болтов ВС3пс6 ( = 1400 кгс/см²);

марка бетона фундамента M l50; вид стыка 1.

1. По таблице 11 для данного болта и способа опирания
оборудования находят: Х =0,55; k_cт = 2; H =25 d.

2. Необходимое усилие предварительной затяжки
фундаментных болтов определяется по формуле:

тс

3. Необходимую площадь сечения болтов по прочности
определяют по формуле:

4. По таблице №12 принимается болт с резьбой диаметром МЗО
F=5,19 см² .

 

5. Проверяется сечение болта на выносливость:

Расчетное сопротивление болта определяется по формуле:

кгс/см²

 

 

Необходимая площадь сечения болта, определяют по формуле:

см²

Принимают болты диаметром М30 и глубину заделки в бетон Н =25∙30=750 мм

Проверяется необходимая площадь сечения болтов по прочности:

см²

 

Проверяем сечение болта:

 

см²

 

Задание

2.1. Ознакомиться с основными типами фундаментных болтов
и областью их применения.

2.1.1. Ознакомиться с методикой расчета фундаментных болтов. Получить у преподавателя вариант расчета (таблица 13).

2.2. Выполнить расчеты, составить программу для расчета на
компьютере.

 

 

Таблица 13

№ варианта	Расчетная динамическая нагрузка	Сталь шпилек, болтов	Марка бетона	Способ описания оборудования	Тип болтов
		ВСт3пс6	М150
		09Г2С
		10Г2С1	М200
		ВСт3Гсп5
		ВСт3пс6

 

Выполнение

 

Представить отчет по п.2.3 задания и в итоге выявить целесообразность применения выбранного болта для данного типа оборудования.