Способы опирания стальных колонн
6.30. Опирание стальных колонн каркасов промышленных зданий с разделительными ветвями (решетчатого типа) осуществляется на заранее выверенные стальные опорные плиты, которые устанавливаются под каждую ветвь на бетонную подливку (рис. 18).
Рис. 18. Сопряжение стальных колонн решетчатого типа с фундаментом
Количество и расположение болтов назначается в зависимости от расчетных нагрузок и конструкции фундаментов. Схемы расположения болтов приведены на рис. 19.
Рис.19. Схема расположения болтов для крепления стальных колонн решетчатого типа.
6.31. Опирание стальных колонн сплошного типа каркасов промышленных зданий на фундамент осуществляется через стальную пластину, приваренную к колонне и устанавливаемую на фундаментные болты с выверочными гайками с последующим замоноличиванием опорного узла (рис. 20).
Рис. 20. Схема установки стальных колонн сплошного типа каркасов промышленных зданий
7. Затяжка болтов
7.1. При закреплении оборудования гайки болтов должны быть затянуты на величину усилия предварительной затяжки, указанной в технических условиях на монтаж оборудования. При отсутствии указанной величины крутящего момента при окончательной затяжке болта она не должна превышать указанной в табл. 14.
Таблица 14
|
Диаметр резьбы болтов d, мм |
10 |
12 |
16 |
20 |
24 |
30 |
36 |
42 |
48 |
|
Допускаемый максимальный крутящий момент М при затяжке конструктивных болтов, Нм |
12 |
24 |
60 |
100 |
250 |
550 |
950 |
1500 |
2300 |
7.2. Для затяжки фундаментных болтов следует применять ручной или механизированный инструмент, а также специальные приспособления, указанные в прил. 8 настоящего Пособия. Вид инструмента должен быть указан в проекте производства работ.
7.3. Расчетные болты диаметром свыше 64 мм, как правило, следует затягивать путем предварительной вытяжки специальными гидравлическими ключами с контролем усилия по манометру или удлинению.
7.4. Затяжка болтов должна производиться равномерно. Для конструктивных болтов затяжка производится в два "обхода", для расчетных не менее чем в три "обхода". Болты следует затягивать в шахматном порядке симметрично относительно осей оборудования.
7.5. Затяжка болтов при бесподкладочном способе монтажа оборудования (предварительная и окончательная) выполняется в два этапа. Окончательную затяжку следует производить после достижения прочности материала подливки не менее 70%.
7.6. При работе оборудования со значительными динамическими нагрузками гайки болтов в необходимых случаях должны предохраняться от самоотвинчивания путем их стопорения.
Стопорение осуществляется с помощью: а) контргаек; б) пружинных шайб (по ГОСТ 6402); в) шайб стопорных с лапками (по ГОСТ 13463).
Необходимость установки контргаек, пружинных шайб и шайб стопорения зависит от типа и характера работы оборудования и должна быть указана в проекте оборудования.
7.7. После завершения цикла пусконаладочных работ и опробования оборудования гайки болтов следует подтянуть до расчетной величины усилия затяжки.
7.8. Контроль усилия затяжки может осуществляться по величине крутящего момента, по перемещению или удлинению болта, углу поворота гайки или по величине давления с гидросистеме специальных гидроключей.
7.9. Величина крутящего момента, приложенного к гайке конструктивного болта, назначается в соответствии с типом и характером оборудования, но не более величины, приведенной в табл. 14.
7.10. Расчетные болты затягиваются на величину крутящего момента Мкр, Нм, который определяется по формуле (13).
7.11. Усилие затяжки съемных болтов, устанавливаемых в фундамент с изолирующей трубой (см. рис. 2), может контролироваться по величине удлинения шпильки . Величина удлинения шпильки болта определяется по формуле
= F (H + l) / E Asa, (23)
где H глубина заделки болта, м; l высота выступающей над фундаментом части болта до середины затянутой гайки, м; Е = 2108 модуль упругости материала болта, кПа.
7.12. Контроль окончательной величины усилия затяжки допускается осуществлять по углу поворота гайки.
Для болтов, устанавливаемых в фундаменты до бетонирования (изогнутые и с анкерной плитой), угол поворота гайки следует определять по формуле
, (24)
а для съемных болтов по формуле
, (25)
где s шаг резьбы.
7.13. При определении удлинения болта следует пользоваться часовыми индикаторами, прецизионными нивелирами и другими приборами, обеспечивающими замеры с точностью не менее 0,02 мм относительно ненагруженной поверхности фундамента.
Угол поворота гайки следует определять с помощью морных подкладок, шаблонов, транспортиров и других приспособлений, обеспечивающих точность измерений не менее 5.
7.14. Величину крутящего момента Мкр можно контролировать с помощью продольных и динамометрических ключей, указанных в прил. 8.
7.15. При применении редкоударных гайковертов типа ИЭ3112, ИЭ3115А, ИЭ3118 крутящий момент следует контролировать по времени работы гайковерта.
Приложение 1
Конструкции и размеры распорных дюбелей
1. Дюбель-шпилька распорная, тип 1
Таблица 1
|
Условное обозначение |
Размер, мм |
Масса, кг |
Расчетная нагрузка, | |||
|
|
d |
D |
l |
L |
|
кН |
|
ДШР 2-М8 |
М8 |
8,5 |
35 |
70 |
0,025 |
5 (2) |
|
ДШР 2-М10 |
М10 |
10,5 |
45 |
80 |
0,049 |
8 (3,3) |
|
ДШР 2-М12 |
М12 |
12,6 |
50 |
90 |
0,08 |
12 (5) |
|
ДШР 2-М16 |
М16 |
16,6 |
65 |
120 |
0,188 |
22 (9) |
|
ДШР 2-М20 |
М20 |
21 |
80 |
150 |
0,356 |
35 (15) |
|
ДШР 2-М24 |
М24 |
25 |
95 |
175 |
0,61 |
50 (20) |
Назначение: закрепление оборудования и металлоконструкций на строительных элементах из бетона и кирпича.
Материал: распорная шпилька сталь марки ВСт3, ГОСТ 380; разжимная цанга сталь марки 20, ГОСТ 1050.
Примечание. Расчетные нагрузки приведены для элементов из бетона класса В12,5 и выше, в скобках для элементов из кирпича не ниже М75.
Рис. 1 прил. 1. Дюбель-шпилька распорная, тип 1
1 распорная шпилька; 2 разжимная цанга
2. Дюбель-шпилька распорная, тип 2
Таблица 2
|
Условное |
Размер, мм |
Масса, |
Расчетная | ||||
|
обозначение |
d |
D |
l1 |
l2 |
L |
кг |
нагрузка, кН |
|
ДШП 1-М8 |
М8 |
10 |
35 |
50 |
70 |
0,028 |
5 |
|
ДШП 1-М10 |
М10 |
12 |
45 |
65 |
85 |
0,052 |
8 |
|
ДШП 1-М12 |
М12 |
15 |
50 |
70 |
100 |
0,089 |
12 |
|
ДШП 1-М16 |
М16 |
20 |
65 |
90 |
130 |
0,204 |
22 |
|
ДШП 1-М20 |
М20 |
24 |
80 |
110 |
160 |
0,392 |
35 |
|
ДШП 1-М24 |
М24 |
30 |
95 |
130 |
190 |
0,672 |
50 |
Назначение: закрепление оборудования и металлоконструкций на строительных элементах из бетона.
Материал: распорная шпилька сталь марки ВСт3, ГОСТ 380; разжимная цанга сталь марки 20, ГОСТ 1050.
Рис.2. прил. 1. Дюбель-шпилька распорная, тип 2
1 распорная шпилька; 2 разжимная цанга
3. Дюбель-втулка распорная
Таблица 3
|
Условное |
Размер, мм |
Масса, |
Расчетная | ||||
|
обозначение |
dр |
d |
D |
L |
l |
кг |
нагрузка, кН |
|
ДВР-М6 |
М6 |
8 |
9,3 |
30 |
12 |
0,007 |
3 |
|
ДВР-М8 |
М8 |
10 |
11,5 |
35 |
16 |
0,014 |
5 |
|
ДВР-М10 |
М10 |
12 |
13,8 |
45 |
20 |
0,025 |
8 |
|
ДВР-М12 |
М12 |
15 |
16,8 |
55 |
24 |
0,048 |
12 |
|
ДВР-М16 |
М16 |
20 |
22 |
65 |
32 |
0,098 |
22 |
|
ДВР-М20 |
М20 |
25 |
27,3 |
80 |
40 |
0,195 |
35 |
Назначение: закрепление оборудования и металлоконструкций на строительных элементах из бетона.
Материал: распорная втулка сталь марки 20 ГОСТ 1050; разжимная пробка сталь марки 45 ГОСТ 1050.
Покрытие: распорная втулка химическое оксидирование, разжимная пробка без покрытия.
Рис. 3 прил. 1. Дюбель-втулка распорная
1 распорная втулка: 2 разжимная пробка
Приложение 2
Примеры расчета болтов
Пример 1. Определить диаметр изогнутого болта для крепления оборудования (см. рис. 1, а) и глубину его заделки в бетон при следующих исходных данных.
Расчетная динамическая нагрузка на болт Р = 50 кН; сталь СТ20 (Rва = 1,45105 кПа по табл. 3); класс бетона фундамента В15.
1. По табл. 4 для данного болта: коэффициент нагрузки = 0,4; коэффициент стабильности затяжки к = 1,9; глубина заделки болта в бетон Н = 25 d (для бетона класса В12,5).
2. Площадь поперечного сечения болта (по резьбе) определяем по формуле (1):
Asa = ко Р/ Rва = 1,3550/1,45105 = 0,00046 м2 = 4,6 см2,
где Ко = 1,35 (см. п. 3.9).
По табл. 10 принимаем болт с диаметром резьбы М30 (Asa = 5,60 см2).
3. Проверяем принятую площадь сечения болта по формуле (2) на выносливость:
Asa = 1,8 ко Р/ Rва = 1,80,41,350/11,45105 =
= 0,000323 м2 = 3,23 см2,
где 1,3 (по табл. 5); = 1 (по табл. 6).
Принятая площадь сечения болта удовлетворяет требованиям прочности и выносливости.
4. Усилие предварительной затяжки болтов (см. п. 3.8):
F = 1,1р = 1,150 = 55 кН.
5. Глубину заделки болтов в бетон Но определяем по формуле (19):
Но Н т1. т2;
Но Н т1. т2 = 250,030,8751 = 0,66 м,
где т1 = 0,7/0,8 = 0,875; т2 = 1,45105/1,45105 = 1.
Пример 2. Определить диаметр болта с анкерной плитой (см. рис. 1,б) в сдвигоустойчивом соединении для крепления оборудования, эксплуатируемого при температуре наружного воздуха 45°С, и глубину его заделки в бетон при следующих исходных данных.
Расчетная статическая нагрузка на болт Р = 130 кН, количество болтов n = 4; сдвигающая сила Q = 60 кН; вес оборудования N = 10 кН. Класс бетона фундамента B12,5.
1. По условиям эксплуатации марку стали для болтов принимаем 09Г2С-6 (табл. 2), Rва = 1,8105 кПа.
2. Площадь поперечного сечетая болта (по резьбе) определяем по формуле (11):
Аsa = (к ко Р + F1) / к Rва =
= (1,31,05130 + 74,75)/1,31,8105 = 0,00108 м2 = 10,8 см2,
где к = 1,3 (по табл. 4), ко =1,05 (см. п. 3.9).
F1 определяется по формуле (9):
F1 = к (Q Nf) / nf =
= 1,3 (60 100,25) / 40,25 = 74,75 кН.
По табл. 10 принимаем болт с диаметром резьбы М42 (Аsa = = 11,2 см2).
3. Требуемое усилие предварительной затяжки болтов определяем по формуле (10):
F0 = F + F1 / к = 0,75Р + 74,75 / 1,3 = 0,75130 + 57,5 = 155 кН.
4. Глубину заделки болтов в бетон Н0 определяем по формуле (19):
Но Н т1 т2 = 150,04211,24 = 0,78 м,
где т1 = 0,7 / 0,7 = 1; т2 = 1,8105 / 1,45105 = 1,24.
Пример 3. Определить расчетную нагрузку, приходящуюся на наиболее нагруженный болт по расчетной схеме, приведенной на рис. 7, при следующих исходных данных.
Расчетный опрокидывающий момент от оборудования М = 1200 кНм, собственный вес оборудования N = 100 кН. Количество болтов n = 8, расстояние от оси поворота оборудования до наиболее удаленного болта yi1 = 0; yi2 = 1,45 м; yi3 = y1 = 2 м.
Расчетное усилие (растяжение) на наиболее нагруженный болт определяем по формуле (3):
= 100 / 8 + 12002 / 16,41 = 133,75 кН,
= 1,4524 + 222 = 16,41 м2.
Пример 4. Определить расчетную нагрузку, приходящуюся на болт, и диаметр болта для крепления решетчатой стальной колонны (см. рис. 18) при следующих исходных данных:
М = 8000 кНм; N = 6000 кН; Q = 300 кН;
h = 2 м; Rва = 1,75105 кПа (сталь марки 09Г2С).
1. Расчетную нагрузку, приходящуюся на один растянутый болт, определяем по формуле (4):
Р = (М Nв) / nh =
= (8000-60001) / 22 = 500 кН.
2. Определяем требуемую площадь сечения одного болта (по резьбе):
Аsa = ко Р / Rва =
= 1,05500 / 1,75105 = 0,003 м2 = 30 см2.
По табл. 10 принимаем болт с диаметром резьбы М72х6 (Аsa = 34,58 см2).
3. Глубину заделки для болтов с анкерной плитой принимаем равной 15 d с (табл. 4) для бетона фундамента класса В12,5 и стали марки 09Г2С.
Н = 15 d = 150,072 = 1,08 м.
4. Проверяем возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости сопряжения базы колонны с фундаментом по формуле (16):
Q f [M + N (h в)] / h ='
= 0,25 [8000 + 6000 (3 1,5)] / 3 = 1417 кН,
где h расстояние между осями ветвей колонн (h = 3 м); в расстояние от центра тяжести колонны до оси сжатой ветви (в = 1,5 м); Q = 300 кН 1417 кН, условие удовлетворено.
Пример 5. Определить расчетную нагрузку, приходящуюся на болт и диаметр болта для крепления стальной колонны сплошного сечения (см. рис. 8), при следующих исходных данных:
М = 900 кНм; N = 1200 кН; Q = 100 кН; с = 0,4 м;
la = 0,9 м; вs = 0,5 м; Rв = 8,7 МПа; Rва =145 МПа.
1. Определяем эксцентриситет приложения нагрузки:
е0 = М / N = 900 / 1200 = 0,75 м.
2. Определяем величину сжатой зоны бетона под опорной плитой по формуле (6):
=
= 0,9 - 
= 0,48 м.
3. Проверяем выполнение условия:
х = 0,48 м R la = 0,70,9 = 0,63 м условие удовлетворено, где R определяется по формуле (8):
R = 
.=
= 
.= 0,706.
4. Расчетную нагрузку, приходящуюся на один растянутый болт, определяем по формуле (5):
Р = (Rв вs x N) / n =
= (87000,50,48 1200) / 2 = 444 кН,
где n количество растянутых болтов (n = 2).
5. Определяем требуемую площадь сечения одного болта (по резьбе):
Аsa = ко Р / Rва =
= 1,05444 / 1,45105 = 0,00322 м2 = 32,2 см2.
По табл. 10 принимаем болт с диаметром резьбы М72х6 (Аsa=34,58 см2).
6. Глубину заделки для болтов с анкерной плитой принимаем равной 15 d (табл. 4) для бетона фундамента класса В12,5 и стали марки ВСт3кп2;
Н = 15 d = 150,072 = 1,08 м.
7. Проверяем возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости сопряжения базы колонны с фундаментом по формуле (17):
Q f (п Аsa Rва / 4 +N) =
= 0,25 (20,0034581,45105 / 4 + 600) = 212,68 кН,
где N минимальная продольная сила, соответствующая нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила (N = 600 кН); Q = 100 кН < 212,68 кН условие удовлетворено.
Приложение 3
<предыдущая страница | следующая страница>