по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования
Пособие
(к СНиП 2.09.03)
Рекомендовано к изданию решением секции несущих конструкций научно-технического совета ЦНИИпромзданий.
Содержит основные положения по расчету болтов и креплений строительных конструкций и строительного оборудования. Рассмотрены прогрессивные типы болтов и даны рекомендации по их применению. Отражены вопросы, касающиеся образования скважин в бетоне и железобетоне, установки и затяжке болтов, выверки оборудования и конструкций.
Для инженерно-технических работников проектных институтов, монтажных и строительных организаций, а также заводов изготовителей.
1. Общие указания
1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.09.03 "Сооружения промышленных предприятий" и применяется при креплении анкерными болтами (далее болтами), включая болты и дюбели распорного типа, строительных конструкций и оборудования к бетонным, железобетонным и кирпичным элементам (фундаментам, силовым полам, стенам и т.д.), эксплуатируемых при расчетной температуре наружного воздуха до минус 65 включительно и при нагреве бетона фундамента до 50(С.
Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 2.01.01.
Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.
1.2. При нагреве бетона фундамента свыше 50(С в расчетах должно учитываться влияние температуры на прочностные характеристики материала фундамента, болтов, подливок, клеевых составов и т.п.
1.3. Болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды к повышенной влажности, должны проектироваться с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 3.04.03.
1.4. Требования настоящего Пособия не исключают, при наличии соответствующего обоснования, применение других способов закрепления оборудования на фундаментах (например, на виброгасителях, на клею и др.).
1.5. Рекомендации настоящего Пособия должны также соблюдаться при выполнении работ по установке и закреплению строительных конструкций и технологического оборудования в процессе монтажа.
2. Основные типы болтов и область их применения
2.1. По конструктивному решению болты подразделяются на следующие типы: изогнутые; с анкерной плитой; составные с анкерной плитой; съемные с анкерным устройством; прямые; с коническим концом.
2.2. По способу установки болты подразделяются на устанавливаемые до бетонирования фундаментов и устанавливаемые на готовые фундаменты или другие конструктивные элементы в просверленные или готовые "колодцы".
Болты изогнутые и с анкерной плитой, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования, приведет на рис. 1.
Рис. 1. Болты, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования
а ( изогнутые; б, в, г ( с анкерной плитой; д, е ( составные с анкерной плитой
Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов в специальные анкерные устройства, заранее предусмотренные в теле фундамента, приведены на рис. 2.
Рис. 2. Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов
а ( с плоской анкерной плитой (М12М48); б ( с литой анкерной плитой (М56М125); в ( со сварной анкерной плитой (М56М100)
Болты изогнутые, устанавливаемые в колодцах, приведены на рис 3.
Рис. 3. Болты, устанавливаемые в "колодцах", заранее предусмотренных в фундаментах
Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые синтетическим клеем (эпоксидным, силоксановым) или с помощью цементно-песчаной смеси методом виброзачеканки, приведены на рис. 4.
Рис. 4. Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов
а ( закрепляемые синтетическим клеем (а. с. № 209305); б ( закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (а. с. № 419305)
Болты распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые с помощью разжимных цанг или цементно-песчаным раствором способом вибропогружения, приведены на рис. 5.
Рис. 5. Болты, распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов
а ( закрепляемые с помощью разжимной цанги (а .с. № 539170); б, в ( закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (а. с. № 737573 и а. с. № 763525)
Распорные дюбели (далее дюбели), устанавливаемые в просверленные скважины строительных элементов (стены, колонны и т.п.) и закрепляемые с помощью распорных устройств, приведены на рис. 6.
Рис. 6. Дюбели распорные, устанавливаемые в просверленные скважины готовых конструкций
а, б ( дюбель-шпильки распорные (М8-М24) (а.с. №1225936); в ( дюбель-втулка, распорная (М6-М20); 1 ( распорная шпилька; 2 ( разжимная цанга; 3 ( гайка; 4 ( распорная втулка; 5 ( разжимная пробка; 6( крепежный болт
2.3. По условиям эксплуатации болты подразделяются на расчетные и конструктивные.
К расчетным относятся болты, воспринимающие нагрузки, возникающие при эксплуатации строительных конструкций или работы оборудования.
К конструктивным относятся болты, предусматриваемые для крепления строительных конструкций и оборудования, устойчивость которых против опрокидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкции или оборудования. Конструктивные болты предназначаются для рихтовки строительных конструкций и оборудования во время их монтажа и для обеспечения стабильной работы конструкций и оборудования во время эксплуатации, а также для предотвращения их случайных смещений.
Уровень динамичности устанавливается в зависимости от типа и характера оборудования.
2.4. Болты для крепления конструкций и оборудования должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ 24379.0 "Болты фундаментные. Общие технические условия" и ГОСТ 24379.1 "Болты фундаментные. Конструкция и размеры".
Классификация болтов в соответствии с указанными стандартами приведена в табл. 1.
Таблица 1
| Рисунок | Тип болта | Номинальный диаметр резьбы d, мм | ГОСТ 24379.1 | ||
| а | Изогнутые | 12-48 | Тип. 1 | Исполнение 1 | |
| б | С анкерной | 16-48 | Исполнение 1 | ||
| в | плитой | 56-140 | Тип. 2 | Исполнение 2 | |
| г | 100-140 | Исполнение 3 | |||
| д | Составные с | 24-48 | Исполнение 1 | ||
| е | анкерной плитой | 56-64 | Тип. 3 | Исполнение 2 | |
| а | Съемные с | 24-48 | Исполнение 1 | ||
| б | анкерным | 56-125 | Тип. 4 | Исполнение 2 | |
| в | устройством | 56-100 | Исполнение 3 | ||
| Изогнутые в колодцах) | 12-48 | Тип. 1 | Исполнение 2 | ||
| Прямые на клею и с цементно-песчаной | |||||
| виброзачеканкой | 12-48 | Тип. 5 | ( | ||
| а | С коническим | Исполнение 1 | |||
| б | концом | 12-48 | Тип. 6 | Исполнение 2 | |
| в | Исполнение 3 |
2.5. Болты изогнутые (см. рис. 1, а) предназначаются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования в тех случаях, когда высота фундамента не зависит от глубины заделки болтов в бетон.
2.6. Болты с анкерной плитой (см. рис. 1, б, в, г), имеющие меньшую глубину заделки по сравнению с болтами изогнутыми, рекомендуется применять в тех случаях, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон.
2.7. Болты составные с анкерными плитами (см. рис. 1, д, е) применяются в случаях установки оборудования методом поворота или надвижки (например, при монтаже вертикальных цилиндрических аппаратов химической промышленности). В этих случаях муфта и нижняя шпилька с анкерной плитой устанавливается в массив фундамента во время бетонирования, а верхняя шпилька ввертывается в муфту на всю длину резьбы после установки оборудования через отверстия в опорных частях.
Длина ввинчивания шпильки в муфту должна быть не менее 1,6 диаметра резьбы болта.
2.8. Болты изогнутые и с анкерной плитой устанавливаются до бетонирования фундаментов на специальных кондукторных устройствах, строго фиксирующих их проектное положение в процессе бетонирования.
2.9. Болты съемные (см. рис. 2) рекомендуется применить главным образом для крепления тяжелого прокатного, кузнечно-прессового, электротехнического и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в тех случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене.
При установке съемных болтов в массив фундамента закладывается только анкерная арматура (анкерные устройства), а шпилька устанавливается свободно в трубе после устройства фундамента.
2.10. Болты изогнутые, устанавливаемые в "колодцах" готовых фундаментов (см. рис. 3) с последующим замоноличиванием колодца бетоном, рекомендуются для крепления оборудования и строительных конструкций в тех случаях, когда не могут быть установлены болты в просверленные скважины.
2.11. Болты прямые на синтетических клеях (эпоксидном или силоксановом) и закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (см. рис. 4) рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования с уровнем асимметрии цикла ( ( 0,6 ( для болтов на синтетических клеях и ( ( 0,8 ( для болтов на виброзачеканке.
Болты, закрепляемые с помощью эпоксидного клея, могут эксплуатироваться при расчетной температуре наружного воздуха до минус 40(С и при нагреве бетона до 50(С, болты, закрепляемые силоксановым клеем, ( соответственно до минус 40(С и до 100(С.
2.12. Болты распорного типа, закрепляемые с помощью разжимной цанги (см. рис. 5, а), и распорные дюбели (см. рис. 6) предназначаются для крепления строительных конструкций и оборудования, испытывающих статические и вибрационные нагрузки (( ( 0,9).
2.13. Болты с коническим концом, закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (см. рис. 5, б, в), рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования, за исключением оборудования, вызывающего значительные динамические и ударные нагрузки (кузнечно-прессовое оборудование, прокатные клети, электродвигатели большой мощности и др.).
Примечание. Болты с коническим концом исполнения 2 изготовляются высадкой, исполнения 3 ( навинчиванием конической втулки.
2.14. Болты, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов, не допускается применять для крепления несущих колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами, а также для высотных зданий и сооружений, для которых ветровая нагрузка является основной.
Для крепления указанных конструкций допускается применять болты с коническим концом, устанавливаемые способом вибропогружения.
При этом глубина заделки болтов должна быть не менее 20 d.
При мероприятиях, обеспечивающих надежность и долговечность анкеровки (увеличенная глубина заделки, дополнительные анкерующие устройства и т.д.), допускается крепление указанных конструкций болтами других типов, устанавливаемыми в просверленные скважины готовых фундаментов, по согласованию с организацией ( разработчиком этих болтов.
2.15. Для крепления технологического оборудования допускается устанавливать в скважинах болты диаметром свыше 48 мм при соответствующем технико-экономическом обосновании и при наличии бурового оборудования.
2.16. Распорные дюбели предназначаются для закрепления главным образом сантехнического, электротехнического и вентиляционного оборудования, а также элементов отделки, облицовки и пр.
Конструкции и размеры распорных дюбелей приведены в прил. 1.
2.17. Дюбели предназначаются для конструктивного закрепления различного мелкого оборудования, а также металлоконструкций, деталей декоративной отделки и других элементов на фундаментах, стенах и других строительных конструкциях из бетона, железобетона и кирпича.
Техническая документация на дюбели разработана ВНИИмонтажспецстроем.
2.18. Узлы крепления болтами с разжимной цангой и распорными дюбелями допускается вводить в эксплуатацию сразу после установки болтов и дюбелей.
3. 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 (40(С и выше | От (40 до (50(С | От (51 до (65(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 ( 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 ( 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 ( 30 | ||||
| 36 ( 56 | ||||
| 64 ( 80 | ||||
| 90 ( 100 | ||||
| 110 ( 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 ( 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 ( для динамических нагрузок; ко = 1,05 ( 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 ( ( ко Р/ ( Rва (2)
где ( ( коэффициент нагрузки, принимаемый по табл. 4, зависящий от конструкции болта; ( ( коэффициент, учитывающий масштабный фактор, принимаемый по табл. 5, в зависимости от диаметра болта; ( ( 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 ( 48 | Глухих 12 ( 140 | Съемных 56 ( 125 | 12 ( 48 | 6 ( 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 ( | 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 | ||
| ( | 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 |
| ( | 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 ( расчетная нормальная сила; М ( расчетный изгибающий момент; n ( общее количество болтов; y1 ( расстояние от оси поворота до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка; yi ( 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 Nв) / nh, (4)
где М и N ( изгибающий момент и продольная сила в сквозной колонне на уровне верха фундамента; h ( расстояние между осями ветвей колонны; n ( количество болтов крепления ветви колонны; в ( 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 ( продольная сила в колонне; Rв ( расчетное сопротивление бетона фундамента осевому сжатию, принимается в зависимости от класса бетона по табл. 7; n ( количество растянутых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны; вs ( ширина опорной плиты базы колонны; x ( высота сжатой зоны бетона под опорной плитой базы колонны, определяется по формуле
, (6)
где la ( расстояние от равнодействующей усилий в растянутых болтах до противоположной грани плиты; С ( расстояние от оси колонны до оси болта; е0 ( 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 ( (R la, (7)
где
(R = 
. (8)
В формуле (8) Rв и Rва в МПа.
В тех случаях когда х > (R la, следует повысить класс бетона фундамента либо увеличить опорную плиту, либо предусмотреть косвенное армирование.
3.15. 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
F1 = к (Q Nf) / nf (9)
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. 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 ( 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 ( 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 ( 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.
3.19. Болты необходимо затягивать, как правило, с контролем величины крутящего момента Мкр, Н(м, значение которого следует определять по формуле
Мкр = F (, (18)
где F ( усилие предварительной затяжки болтов; ( ( коэффициент, учитывающий геометрические размеры резьбы, трение на торце гайки и в резьбе, принимаемый по табл. 8.
Таблица 8
| Диаметр болта, мм | (, м | Диаметр болта, мм | (, 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 ( Н т1. т2, (19)
где т1 ( отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса В12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса; т2 ( 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 ( = 0,4; коэффициента стабильности затяжки к = 1,3 (при динамических воздействиях к = 1,9); расстояния между осями дюбелей ( не менее 5 d, от края фундамента до оси дюбеля ( 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 ( 10 d, а для болтов, устанавливаемых в скважины, ( 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 ( 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.
4. Образование скважин в бетоне и железобетоне
4.1. Образование скважин в бетоне и железобетоне производится механизированным инструментом, технические характеристики которого приведет в прил. 3 настоящего Пособия.
4.2. Образование скважин в бетоне и железобетоне следует производить по разметке либо через отверстия под фундаментные болты в станинах предварительно выверенного оборудования.
4.3. Разметка мест установки болтов производится: а) общепринятыми методами геодезической разбивки, при этом рекомендуется оси оборудования и оси отверстий намечать керном по масляной краске; б) по шаблону (снятого с анкер-плана) с использованием его как кондуктора; в) путем предварительной установки оборудования с накерниванием мест расположения болтов через отверстая в станине.
4.4. Разметка отверстий должна производиться в строгом соответствии с размерами на чертежах.
Погрешность разметки отверстий под болты должна быть не более 50% величины допускаемых отклонений расположений осей фундаментных болтов.
Точность разметки осей отверстий должна быть не ниже величины, определяемой следующей зависимостью:
, (20)
где (х и (у ( величины отклонений от номинальных размеров, координирующих положение оси отверстий; D ( диаметр отверстия под болт в станине оборудования; d ( диаметр фундаментного болта.
4.5. Технология образования скважин должна отвечать требованиям действующих технических условий на производство работ и правилам техники безопасности.
4.6. Для образования скважин диаметром более 60 мм пневмоперфораторами бурение рекомендуется производить в два этапа. Сначала просверливается скважина диаметром 50(60 мм, а затем ( требуемого диаметра.
4.7. Бурение скважин в железобетоне с верхним армированием при необходимости может производиться с прорезкой арматуры, попавшей в сечение скважины, при помощи кислородно-ацетиленовых резаков или электродуговым способом.
4.8. Для сверления скважин под конические болты и дюбели (см рис. 5, 6) следует применять электро- и пневмоперфораторы или сверлильные машины, оснащенные алмазными кольцевыми сверлами.
4.9. При сверлении алмазными коронками и коронками, оснащенными твердыми сплавами, необходима подача воды для охлаждения в зону резания. Расход воды зависит от диаметра пробуриваемой скважины. При диаметре скважины до 25 мм расход воды составляет 1,5 л/мин, а при диаметре более 25 мм ( до 2,5 л/мин.
4.10. Диаметр скважины для прямых болтов на синтетических клеях (эпоксидном или силоксановом) должен быть на 8-12 мм больше диаметра болта.
4.11. Диаметр скважин для прямых болтов, закрепляемых с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки, определяется размерами уплотнительного устройства (см. прил. 5).
4.12. Диаметр скважин для конических болтов, закрепляемых с помощью разжимной цанги, и допустимые отклонения размеров скважин принимаются по табл. 11.
Таблица 11
| Диаметр болта, мм | ||||||||
| Диаметр скважины, мм | ||||||||
| Допустимые отклонения, мм | +1 | +1,5 |
4.13. Диаметр скважин для конических болтов, закрепляемых цементно-песчаным раствором методом вибропогружения, определяется диаметром коронок Dкор для сверления скважин и принимается в соответствии с табл. 12.
Таблица 12
| Диаметр болта, мм | ||||||||
| Диаметр коронки Dкор (диаметр скважины), мм |
4.14. Размеры колодцев для изогнутых болтов должны приниматься в соответствии с табл. 13.
Таблица 13
| Эскиз колодца | Диаметр | Размеры колодца, мм | |
| болтов, мм | В | L | |
|
Расстояние от грани колодца до наружной грани фундамента должно быть не менее 50 мм для болтов диаметром от 12 до 24 мм и 100 мм ( для болтов диаметром от 30 до 48 мм.
Допускается изготовление круглых колодцев путем их высверливания в готовых фундаментах алмазными инструментами. Диаметр колодца должен приниматься равным размеру В.
4.15. Диаметр скважины под дюбели определяется размерами сверлильного (режущего) инструмента, который принимается по наружному диаметру конструктивных элементов болта.
5. Установка болтов
5.1. Болты изогнутые и с анкерными плитами (см. рис. 1), а также анкерная арматура съемных болтов (см. рис. 2) должны устанавливаться в фундамент до бетонирования на специальных кондукторах, строго фиксирующих и обеспечивающих проектное положение болтов и анкерной арматуры при бетонировании фундамента.
В этих случаях рекомендуется применять съемные кондукторы и объединять болты в блоки, а также использовать плазово-блочные методы установки болтов и другие мероприятия, направленные на снижение расхода металла и повышение точности установки.
5.2. При расположении изогнутых болтов у края фундамента отогнутый конец болта необходимо ориентировать в сторону массива, а при расположении в углах ( по их биссектрисе.
Нижние концы болтов, расположенные в местах пустот фундаментов (проемов, тоннелей и др.), допускается выполнять изогнутыми (рис. 9), при этом угол изгиба болтов к вертикали должен составлять не более 45°, а длина прямого участка у начала заделки l принимается не менее 0,5 Н.
Рис. 9. Виды гнутых болтов и установка их в фундаментах
5.3. При установке составных болтов (см. рис. 1, д, е) нижняя шпилька совместно с муфтой и анкерной плитой устанавливается до бетонирования фундамента, а верхняя шпилька ввертывается в муфту и прихватывается сваркой после установки оборудования, которое монтируется методом поворота или подвижки.
5.4. Установка болтов на эпоксидном клее может производиться при температуре наружного воздуха от минус 20°С и выше, на силоксановом клее от 10°С и выше.
Толщину клеевого слоя следует принимать от 4 до 6 мм.
Равномерность толщины клеевого слоя должна обеспечиваться установкой фиксирующих колец из холоднотянутой арматурной проволоки. Нижнее кольцо устанавливается в скважину до заливки клея, верхнее ( после установки болта.
Составляющие эпоксидного клея (за исключением песка) являются токсичными веществами, и при работе с ними необходимо соблюдать требования по технике безопасности и производственной санитарии при работе с эпоксидными смолами, предъявляемые органами государственного санитарного надзора.
Технологическая схема установки болтов на синтетическом клее приведена на рис. 10.
Рис. 10. Технологическая схема установки болтов на клею
1 ( коронка буровая; 2 ( штанга буровая; 3 ( дозатор; 4 ( клей; 5 ( болт; 6 ( оборудование
Состав и технология приготовления синтетического клея (эпоксидного и силоксанового), а также рекомендации по установке болтов даны в прил. 4.
5.5. Виброзачеканка прямых болтов жесткой цементно-песчаной смесью осуществляется в кольцевой зазор между болтом и поверхностью скважины с помощью специального уплотнительного устройства. Критерием качественного уплотнения смеси служит самопроизвольный подъем виброуплотнителя из скважины на поверхность. Установку болтов способом виброзачеканки при температуре наружного воздуха ниже минус 20(С производить не следует.
Технологическая схема установки болтов способом виброзачеканки приведена на рис. 11.
Рис. 11. Технологическая схема установки болтов способом виброзачеканки
1 ( коронка буровая; 2 ( штанга буровая; 3 ( болт; 4 ( вибратор; 5 ( удлинитель; 6 ( воронка; 7 ( уплотнитель; 8 ( цементно-песчаная смесь; 9 ( оборудование
Состав и технология приготовления цементно-песчаной смеси, а также рекомендации по установке болтов даны в прил. 5.
5.6. Распорные болты с разжимной цангой закрепляются в скважинах с помощью съемных инвентарных монтажных трубок, которые служат для распора цанг (рис. 12). После закрепления болта в скважине трубка снимается.
Рис. 12. Установка распорного болта с разжимной цангой с помощью съемной инвентарной монтажной трубки
1 ( коническая шпилька; 2 ( разжимная цанга; 3 ( инвентарная монтажная трубка; 4 ( шайба; 5 ( гайка
Вытяжка болта при его закреплении не должна превышать 1,5 d, где d ( диаметр болта.
5.7. При наличии производственной агрессивной среды (масляной, кислотной и др.), а также при закреплении оборудования с динамическими воздействиями скважины для конических болтов с разжимной цангой следует залить цементным раствором после предварительной затяжки болтов.
5.8. Установка и закрепление конических болтов (см. рис. 5, б, в) цементно-песчаной смесью осуществляются путем вибропогружения болтов в скважины, заполненные раствором на 2/3 их глубины.
Вибропогружение болтов, как правило, осуществляется теми же инструментами, которыми сверлятся скважины с применением, в случае необходимости, переходных устройств (зажимов), или с помощью других сверлильных инструментов, создающих поступательно-вращательное движение.
Для обеспечения проектного положения болтов до схватывания раствора в верхней части скважины устанавливаются фиксаторы из проволочных колец, клиньев и др.
Технологическая схема установки болтов способом вибропогружения приведена на рис. 13.
Рис. 13. Технологическая схема установки болтов способом вибропогружения
1 ( коронка буровая; 2 ( штанга буровая; 3 ( цементно-песчаная смесь; 4 ( болт; 5 ( переходник; 6 ( вибропогружатель; 7 ( оборудование
Состав и технология приготовления цементно-песчаного раствора, а также рекомендации по установке болтов даны в прил. 6.
5.9. Установка и закрепление изогнутых болтов в колодцы осуществляется бетоном класса В15 на мелкозернистом заполнителе.
5.10. Установка распорных дюбель-втулок осуществляется посредством осаживания их в просверленные скважины и последующей забивки металлических разжимных пробок с помощью специальных оправок.
Технологическая схема установки распорных дюбель-втулок приведена на рис. 14.
Рис. 14. Технологическая схема установки дюбель-втулки распорной
1 ( коронка буровая; 2 ( штанга буровая; 3 ( распорная втулка; 4 ( разжимная пробка; 5 ( оправка; 6 ( крепежный болт; 7 ( оборудование
5.11. Отклонения осей забетонированных болтов, анкерной арматуры и болтов, устанавливаемых на готовых фундаментах, от проектного положения не должны превышать (2 мм в плане и (10 мм по высоте.
5.12. Отклонения от проектного положения осей колодцев для изогнутых болтов не должны превышать (10 мм.
5.13. Максимальная величина допустимого смещения верхнего конца болта при изгибе не должна превышать 2 d. При этом деформации изгиба болта допустимы только вне его резьбовой части.
6. Выверка оборудования и конструкций
Способы опирания оборудования на фундамент
6.1. Установка оборудования на фундамент осуществляется следующим способом:
а) с выверкой и закреплением на постоянных опорных элементах и последующей подливкой бетонной смесью зазора "оборудование - фундамент" (рис. 15, б);
б) с выверкой на временных опорных элементах, подливкой зазора "оборудование - фундамент" и с опиранием при закреплении на массив затвердевшего материала подливки (бесподкладочный монтаж, рис. 15, а).
Рис. 15. Опорные элементы для выверки и установки оборудования
а ( временные; б ( постоянные; 1 ( отжимные регулировочные винты; 2 ( установочные гайки с тарельчатыми пружинами; 3 ( инвентарные домкраты; 4 ( облегченные металлические подкладки; 5 ( пакеты металлических подкладок; 6 ( клинья; 7 ( опорные башмаки; 8 ( жесткие опоры
При первом способе опирания оборудования передача монтажных и эксплуатационных нагрузок на фундамент осуществляется через постоянные опорные элементы, а подливка имеет вспомогательное, защитное или конструктивное назначение.
При необходимости регулировки положения оборудования в процессе эксплуатации подливка может не производиться, что должно предусматриваться инструкцией при монтаже.
6.2. При установке оборудования с использованием в качестве постоянных опорных элементов пакетов плоских металлических подкладок, опорных башмаков и т.п. соотношение суммарной площади контакта опор А с поверхностью фундамента и суммарной площади поперечного сечения болтов Аsa должно быть не менее 15.
6.3. При опирании оборудования на бетонную подливку эксплуатационные нагрузки от оборудования передаются на фундаменты непосредственно через подливку.
6.4. Конструкция стыков указывается в монтажных чертежах или в инструкции на монтаж оборудования.
При отсутствии специальных указаний в инструкциях завода-изготовителя оборудования или в проекте фундамента конструкция стыка и тип опорных элементов назначаются монтажной организацией.
Выверка оборудования
6.5. Выверку оборудования (установку в проектное положение относительно заданных осей и отметок) осуществляют поэтапно с достижением заданных показателей точности в плане, а затем по высоте и горизонтальности (вертикальности).
Отклонения установленного оборудования от номинального положения не должны превышать допусков, указанных в заводской технической документации и в инструкциях на монтаж отдельных видов оборудования.
6.6. Выверку оборудования по высоте производят относительно рабочих реперов либо относительно ранее установленного оборудования, с которым выверяемое оборудование связано кинематически или технологически.
6.7. Выверку оборудования в плане (с заранее установленными болтами) производят в два этапа: сначала совмещают отверстия в опорных частях оборудования с болтами (предварительная выверка), затем производят введение оборудования в проектное положение относительно осей фундаментов или относительно ранее выверенного оборудования (окончательная выверка).
6.8. Контроль положения оборудования при выверке производят как общепринятыми контрольно-измерительными инструментами, так и оптико-геодезическим способом, а также с помощью специальных центровочных и других приспособлений, обеспечивающих контроль перпендикулярности, параллельности и соосности.
6.9. Выверку оборудования производят на временных (выверочных) или постоянных (несущих) опорных элементах.
В качестве временных (выверочных) опорных элементов при выверке оборудования до его подливки бетонной смесью используют: отжимные регулировочные винты; установочные гайки с тарельчатыми шайбами; инвентарные домкраты; облегченные металлические подкладки и др.
При выверке в качестве постоянных (несущих) опорных элементов, работающих и в период эксплуатации оборудования, используют: пакеты плоских металлических подкладок; металлические клинья; опорные башмаки; жесткие опоры (бетонные подушки).
6.10. Выбор временных (выверочных) опорных элементов и соответственно технологии выверки производится монтажной организацией в зависимости от веса отдельных монтажных блоков оборудования, устанавливаемых на фундамент, а также исходя из экономических показателей.
Количество опорных элементов, а также число и расположение затягиваемых при выверке болтов выбираются из условий обеспечения надежного закрепления выверенного оборудования на период его подливки.
6.11. Суммарную площадь опирания промоины (выверочных) опорных элементов А, м2 , на фундамент определяют из выражения
А (6 n Аsa + G(15(10-5, (21)
где n ( число фундаментных болтов, затягиваемых при выверке оборудования; Аsa ( расчетная площадь поперечного сечения фундаментных болтов, м2; G ( вес выверяемого оборудования, кН.
Суммарная грузоподъемность W, кН, временных (выверочных) опорных элементов определяется соотношением
W ( 1,3 G + n Asa (0, (22)
где (0 ( напряжение предварительной затяжки фундаментных болтов, кПа.
6.12. Временные опорные элементы следует располагать исходя из удобства выверки оборудования с учетом исключения возможной деформации корпусных деталей оборудования от собственного веса и усилий предварительной затяжки гаек болтов.
6.13. Постоянные (несущие) опорные элементы следует размещать на возможно близком расстоянии от болтов. При этом опорные элементы могут располагаться как с одной стороны, так и с двух сторон болта.
6.14. Закрепление оборудования в выверенном положении должно осуществиться путем затяжки гаек болтов в соответствии с рекомендациями разд. 8 настоящего Пособия.
6.15. Опорная поверхность оборудования в выверенном положении должна плотно прилегать к опорным элементам, отжимные регулировочные винты ( к опорным пластинам, а постоянные опорные элементы ( к поверхности фундамента. Плотность прилегания сопрягаемых металлических частей следует проверять щупом толщиной 0,1 мл.
6.16. Технология выверки оборудования с помощью регулировочных винтов, инвентарных домкратов, установочных гаек, а также на жестких бетонных подушках и металлических подкладках дана в прил. 7.
Подливка оборудования
6.17. Подливка оборудования должна осуществляться бетонной смесью, цементно-песчаными или специальными растворами после предварительной (для конструкций стыков на временных опорах) или после окончательной (для конструкций стыков на постоянных опорах) затяжки гаек болтов.
6.18. Толщина слоя подливки под оборудованием допускается в пределах 50-80 мм. При наличии на опорной поверхности оборудования ребер жесткости зазор принимается от низа ребер (рис.16).
Рис.16. Схема подливки под оборудование
1 ( фундамент; 2 ( подливка; 3 ( опорная часть оборудования; 4 ( ребро жесткости опорной части
6.19. Подливка в плане должна выступать за опорную поверхность оборудования не менее чем на 100 мм. При этом ее высота должна быть больше высоты основного слоя подливки под оборудованием не менее чем на 30 мм и не более толщины опорного фланца оборудования.
6.20. Поверхность подливки, примыкающая к оборудованию, должна иметь уклон в сторону от оборудования и должна быть защищена маслостойким покрытием.
6.21. Класс батона или раствора по прочности при опирании оборудования непосредственно на подливку должен приниматься на одну ступень выше класса бетона фундамента.
6.22. Поверхность фундаментов перед подливкой следует очистить от посторонних предметов, масел и пыли. Непосредственно перед подливкой поверхность фундамента увлажняют, не допуская при этом скопления воды в углублениях и приямках.
6.23. Производить подливку под оборудованием при температуре окружающего воздуха ниже 5(С без подогрева укладываемой смеси (электроподогрев, пропаривание и т.п.) не разрешается.
6.24. Бетонную смесь или раствор подают через отверстия в опорной части или с одной стороны подливаемого оборудования до тех пор, пока с противоположной стороны смесь или раствор не достигнут уровня, на 30 мм превышающего высоту уровня опорной поверхности оборудования.
Подачу смеси или раствора следует производить без перерывов. Уровень смеси или раствора со стороны подачи должен превышать уровень подливаемой поверхности не менее чем на 100 мм.
Для подливки оборудования можно использовать пневмонагнетатели бетона типа С-862 или бетононасосы типа СБ-68.
6.25. Подачу бетонной смеси или раствора рекомендуется осуществлять вибрированием с применением лотка-накопителя. Вибратор при этом не должен касаться опорных частей оборудования. При ширине подливаемого пространства более 1200 мм установка лотка-накопителя обязательна (рис. 17).
Рис. 17. Подливка оборудования с помощью лотка-накопителя
1 ( опалубка; 2 ( опорная часть оборудования; 3 ( лоток-накопитель; 4 ( вибратор; 5 ( подливочная смесь; 6 ( фундамент
Длина лотка должна быть равна длине подливаемого пространства.
Опирание лотка на подливаемое оборудование не допускается.
Уровень бетонной смеси при подливке с лотком должен находиться выше опорной поверхности оборудования приблизительно на 300 мм и поддерживаться постоянным.
Для производства работ по подливке рекомендуется использовать вибраторы с гибким валом, например ИВ-34, ИВ-47, ИВ-56, ИВ-60, ИВ-65, ИВ-67 и др.
6.26. Поверхность подливки в течение трех суток после завершения работ необходимо систематически увлажнять, посыпать опилками или укрывать мешковиной.
6.27. При применении бетонной подливки размер крупного заполнителя должен быть не более 20 мм.
6.28. Подбор состава бетона производится в соответствии с действующими нормативными документами. Осадка конуса бетонной смеси должна быть не менее 6 см. Для улучшения свойств бетона подливы (уменьшения усадки, увеличения подвижности) рекомендуется вводить добавку СДБ в количество 0,2 - 0,3% массы цемента. При введении СДБ расход цемента и воды ориентировочно снижается на 8-10% при сохранении расчетного значения водоцементного отношения. В качестве подливки может быть использован пескобетон.
6.29. Для защиты подливки от коррозии в агрессивных средах следует применять покрытия в соответствии с требованиями главы СНиП 2.03.11.
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 | |||||||||
| Допускаемый максимальный крутящий момент М при затяжке конструктивных болтов, Н(м |
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 равномерн