Для крепления бетонных, железобетонных изделий и конструкций, а также промышленного оборудования и станков к основаниям используются фундаментные болты по ГОСТ 24379.1-2012. Крепежные элементы должны выдерживать соответствующие нагрузки в условиях эксплуатации, отличаться стойкостью к коррозии, температурным перепадам. При проектировании фундаментных болтов необходимо учитывать СНиП 2.09.03, СП 63.13330.2012, ГОСТ Р 57787-2017,
Виды фундаментных болтов и их применение
Фундаментные болты классифицируются по нескольким признакам:
- Конструктивное исполнение – прямые, изогнутые, с анкерной плитой, съемные с анкерным устройством, с коническим концом.
- Монтаж – до бетонирования, на готовые бетонные, железобетонные и иные конструкции в «колодцы».
- Условия эксплуатации – расчетные, способные выдержать нагрузки при эксплуатации строительных конструкций или оборудования, конструктивные, рассчитанные только на собственный вес конструкций и оборудования, и предотвращающие их случайное смещение.
Закрепление болтов возможно с помощью клеевого состава или посредством цементно-песчаной смеси.
Расчет фундаментных болтов
Все нагрузки, воздействующие на крепежный анкер, делятся на 2 категории – статические и динамические. Сведение по характеру, величине и направлению воздействия нагрузок указывается в техническом задании на проектирование болтов.
Марка стали при проектировании болтов выбирается с учетом температуры воздуха в условиях эксплуатации:
- -40 °С и выше – Ст20, ВСт3пс, ВСт3кп2.
- -40…-50 °С – 10Г2С1-б, 09Г2С-б.
- -51…-65 °С – 09Г2С-8, 10Г2С1-8.
Для конструктивных болтов допускается применение стального сплава ВСт3к2. Расчетное сопротивление стали изделий определяется в соответствии с табличными данными для сплавов марок ВСт3пс2, ВСт3кп2, Ст20, 09Г2С, 10Г2С1 в зависимости от диаметра болта.
Затяжка болтовых элементов осуществляется на величину, равную 0,75 расчетной нагрузки в случае воздействия статических нагрузок, и на 1,1 расчетной нагрузки в случае воздействия динамических нагрузок.
Необходимая площадь поперечного сечения фундаментных болтов определяется в соответствии с формулой:
Asa = ко Р/Rва, где ко – коэффициент, принимаемый равным 1,35 и 1,05 для динамических и статических нагрузок соответственно, Rва – расчетное сопротивление растяжению, а P – расчетная нагрузка, действующая на крепеж.
Если по проекту не оговариваются специальные условия эксплуатации, то для расчета фундаментных болтов усилие предварительной затяжки и площадь сечения выбирают как для статических нагрузок.
При проектировании учитывается расстояние между крепежами и до грани фундамента. Расстояние от оси фундаментного болта до грани фундамента должно быть равно или больше 100 мм для крепежных элементов диаметром до 30 мм, 150 мм – при диаметре до 48 мм, и 200 мм в случае, если диаметр болтов больше 48 мм.
Скважины в бетонных и железобетонных конструкциях для установки болтов
Скважины в бетонных и железобетонных изделиях, конструкциях высверливаются по предварительной разметке. Разметка наносится строго по размерам, указанным в проектных чертежах с погрешностью до 50% от допустимых отклонений расположений осей крепежных элементов.
При необходимости бурения скважины диаметром свыше 60 мм работы выполняют с помощью перфоратора в 2 этапа:
- Бурение скважины диаметром 50-60 мм.
- Бурение (рассверливание) до требуемого диаметра.
В случае установки прямых болтов с клеевым закреплением на синтетических клеях диаметр пробуренного отверстия должен превышать диаметр фундаментного болта на 8-12 мм.
Усилия в анкерных соединениях
На фундаментные болты, как и на анкерные системы в целом, воздействуют различные внешние силы (усилия). Определение прочности и эксплуатационной пригодности таких креплений осуществляют с учетом расчетных, нормативных нагрузок и соответствующих коэффициентов по ГОСТ 27751, СП 20.13330. На болты воздействуют следующие внешние силы:
- Растягивающая (вдоль оси).
- Сдвигающая (перпендикулярно оси).
- Изгибающий момент.
- Крутящий момент.
Помимо внешних сил на болты (анкеры) действуют и внутренние усилия:
- Растягивающее усилие – в одиночном болте, в группе.
- Сдвигающее усилие – в одиночном болте, в группе.
Дополнительные требования и нормы при проектировании фундаментных болтов
При использовании синтетических клеевых составов для закрепления анкеров важно учитывать температурный режим. При оценке температуры отдельно выделяют максимальную кратковременную и длительную температуру основания. Длительная температура – среднесуточный показатель за неблагоприятный период.
Если максимальная температура эксплуатации превышает +50 °С, то необходимо также принимать во внимание ухудшение прочностных характеристик в соответствии с СП 27.13330.
Предельные состояния первой и второй группы
Расчет болтов по предельным состояниям первой группы (прочности) осуществляют по предельным усилиям с учетом того, что усилия в крепежных элементах не превышают предельное усилие для соответствующего механизма разрушения.
Расчет болтов по второй группе (деформациям) осуществляется в соответствии с эксплуатационными требованиями к конструктивным железобетонным или бетонным, стальным элементам и крепежу. Перемещения (линейные и угловые) возникают вследствие деформации болтов, опорных пластин анкеров, зазоров в местах соединений.
При неточностях и ошибках при проектировании фундаментных болтов проектная прочность соединения бетонных, железобетонных конструкций будет неверной, что чревато серьезными последствиями – деформации крепежных элементов при воздействии определенных статических или динамических нагрузок, смещение ж/б конструкций, обрушение части зданий и сооружений и пр.
