Расчёт анкерных болтов


Расчёт анкерных болтов




Расчёт анкерных болтов по СП 43.13330.2012


Расчёт анкерных болтов сплошных колонн


Исходные данные для расчёта анкерных болтов сплошных колонн (ни одно из значений не может быть отрицательным и не может ровняться нулю).

N -  нормальная сила, положительно направленна вниз
Nmin - минимальная нормальная сила от которой определяется сдвиговое усилие
M - момент в плоскости колонны
Q - горизонтальная нагрузка
ls - длина опорной плиты колонны
bs - ширина опорной плиты колонны
c - расстояние от оси колонны до болта; считается что болты располагаются симметрично; не может быть больше ls/2
n - количество болтов на одной стороне
Диаметр болта - выбрать из списка
Тип болта - выбрать из списка: с отгибом, в анкерной плитой глухой или съёмный, прямой, конический (распорный).
Марка стали болта - выбрать из списка из двух возможным вариантов согласно СП 16.13330.2011
Класс бетона - выбрать из списка класс бетона фундамента.
Коэффициент k0 - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта.
Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок. При выборе коэффициент k0 автоматические принимает значение для динамических нагрузок.
Коэффициент α - выбрать из списка; зависит от количества циклов нагружения. 




Результаты расчёта анкерных болтов для сплошных колонн (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])

1. Вычисляется la - расстояние от равнодействующей усилий в растянутых болтах до противоположной грани плиты по формуле  $$l_a= l_s - ( l_s - 2 · c ) / 2$$
2. Вычисляется эксцентриситет приложения нагрузки по формуле $$e_0 = M/N$$ Исходя из этой формулы сила N не может ровняться нулю, но может быть отрицательной.
3. Вычисляется расчётное сопротивление бетона фундамента осевому сжатию Rb
4. Вычисляется высота сжатой зоны бетона под опорной плитой базы колонны.
$$x={l}_{a}-\sqrt{{l}^{2}_{a}-2N({e}_{0}+c)/{R}_{b}{b}_{s}}$$
Если появляется сообщение о слишком большой нагрузки или слишком маленьком габарите опорной плиты, это означает, что подкоренное выражение отрицательное. Если высота сжатой зоны равна или меньше нуля, то считается, что все болты растянуты.
5. Вычисляется расчётное сопротивление растяжению стали болта.
6. Проверяется прочность бетонного основания исходя из условия 
$$x\leq {\xi }_{r}{l}_{a}$$
$${\xi }_{r}=\frac{0.85-0.008{R}_{b}}{1+\frac{{R}_{ba}}{400}\left(1+\frac{0.85-0.008{R}_{b}}{1.1} \right)}$$
В случае не выполнения условия требуется увеличить класс бетона. Если высота сжатой зоны равна или меньше нуля, то проверка не производится.
7. Вычисляется расчётная нагрузка приходящаяся на один болт. 
$$p=\left({R}_{b}{b}_{s}x-N \right)/n$$
В случае малых эксцентриситетов при больших вертикальных нагрузках расчётная нагрузка на болт может получиться отрицательной, что означает, что фундаментные болты ставятся конструктивно. Если сжатая зона отсутствует, то в расчёте учитываются все болты.
8. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности
$${A}_{sa}=\frac{{k}_{0}P}{{R}_{ba}}$$
и сравнивается с заложенными в исходных данных. Если значение расчётной нагрузки на один болт отрицательное, то болты ставятся конструктивно.
9. Проверяется вычисленная площадь сечения болта при динамических нагрузка на выносливость
$${A}_{sa}=\frac{1.8\chi \mu }{\alpha }\frac{P}{{R}_{ba}}$$
и сравниваться с заложенной в исходных данных. Если значение расчётной нагрузки на один болт отрицательное, то болты ставятся конструктивно.
10. Вычисляется величина предварительной затяжки болта. Вычисляется как 0,75 или 1,1 от расчётной нагрузки на болт. В случае, когда расчётная нагрузка на болт отрицательна, величина предварительной затяжки также будет отрицательна. Это означает, что болты следует затягивать с учётом максимально допустимого момента затяжки, приведённого в таблице 14 [2] 
11. Проверяется возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости сопряжения базы колонны с фундаментом.
$$Q\leq f\left(n {A}_{sa}{R}_{ba} / 4 + N \right)$$
Если сжатая зона отсутствует, то проверка не производится. 
12. Вычисляется минимальная глубина заделки
$${H}_{0}=H{m}_{1}{m}_{2}$$

Расчёт анкерных болтов сквозных колонн


Исходные данные для расчёта анкерных болтов сквозных колонн (ни одно из значений не может быть отрицательным и не может ровняться нулю)

N -  нормальная сила, положительно направленна вниз
Nmin - минимальная нормальная сила от которой определяется сдвиговое усилие.
M - момент в плоскости колонны.
Qx - горизонтальная нагрузка в плоскости действия момента
Qy - горизонтальная нагрузка перпендикулярно плоскости действия момента
b - расстояние от центра тяжести сечения колонны до оси сжатой ветви; не может быть больше h/2
h- расстояние между осями ветвей сквозной колонны
n - количество болтов крепления ветви
Диаметр болта - выбрать из списка
Тип болта - выбрать из списка: с отгибом, в анкерной плитой глухой или съёмный, прямой, конический (распорный).
Марка стали болта - выбрать из списка из двух возможным вариантов согласно СП 16.13330.2011
Класс бетона - выбрать из списка класс бетона фундамента.
Коэффициент k0 - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта.
Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок. При выборе коэффициент k0 автоматические принимает значение для динамических нагрузок.
Коэффициент α - выбрать из списка; зависит от количества циклов нагружения




Результаты расчёта анкерных болтов для сплошных колонн (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])

1. Вычисляется расчётная нагрузка, приходящаяся на один болт
$$p=\left(M-Nb \right)/nh$$
2. Вычисляется расчётное сопротивление растяжению стали болта.
3. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности и сравнивается с заложенными в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
4. Проверяется вычисленная площадь сечения болта при динамических нагрузка на выносливость и сравниваться с заложенной в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
5. Вычисляется величина предварительной затяжки болта (см. расчёт болтов сплошных колонн)
6. Проверяется возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости и перпендикулярно плоскости действия момента.
Проверка перпендикулярно плоскости момент производиться по аналогии с расчётом болтов сплошных колонн. 
Проверка в плоскости действия момента выполняться по формуле
$$Q\leq f\frac{M+N(h-b)}{h}$$
При отрицательное Nmin проверка в плоскости действия моменте не производится, а сдвигающее усилие  должно восприниматься упорами.
7. Вычисляется минимальная глубина заделки (см. расчёт болтов сплошных колонн).

Расчёт анкерных болтов для крепления оборудования


Исходные данные для расчёта анкерных болтов для крепления оборудования (ни одно из значений не может быть отрицательным и не может ровняться нулю)

N -  нормальная сила, положительно направленна вниз
M - момент в плоскости колонны.
Q - горизонтальная нагрузка
Нагр. на болт - вводить или не вводить расчётную нагрузку на болт. Если выбрать, то расчётная нагрузка на болт не будет вычисляется.
P - расчётная нагрузка на болт
y1 - расстояние от оси поворота до самого удалённого растянутого болта
∑yi2- сумма квадратов расстояний от оси поворота до i-ого болта при учёте как растянутых, так и сжатых. Технически сложно выполнить расчёт при произвольной форме базы и расположении анкерных болтов. Как найти подобную сумму для круглой стойки подробно описано здесь.
n - общие количество болтов
Диаметр болта - выбрать из списка
Тип болта - выбрать из списка: с отгибом, в анкерной плитой глухой или съёмный, прямой, конический (распорный).
Марка стали болта - выбрать из списка из двух возможным вариантов согласно СП 16.13330.2011
Класс бетона - выбрать из списка класс бетона фундамента.
Коэффициент k0 - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта. При выборе коэффициент k0 автоматические принимает значение для динамических нагрузок.
Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок.
Коэффициент α - выбрать из списка; зависит от количества циклов нагружения



Результаты расчёта анкерных болтов для крепления оборудования (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])


1. Вычисляется расчётная нагрузка, приходящаяся на один болт
$$p=-\frac{N}{n}+\frac{M{y}_{1}}{\sum {y}_{i}^{2}}$$
2. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности и сравнивается с заложенными в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
3. Проверяется вычисленная площадь сечения болта при динамических нагрузка на выносливость и сравниваться с заложенной в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
4. Вычисляется величина предварительной затяжки болта (см. расчёт болтов сплошных колонн)
5. Вычисляется величина предварительной затяжки болтов на восприятие горизонтальных сдвигающих усилий
$${F}_{1}=k\frac{Q-Nf}{nf}$$
6. Вычисляется усилие затяжки при совместном действии вертикальных и горизонтальных (сдвигающих) сил
$${F}_{0}=F+{F}_{1}k$$
Если F0 отрицательное, то это означает, что болты следует затягивать с учётом максимально допустимого момента затяжки, приведённого в таблице 14 [2]  
6. Вычисляется минимальная глубина заделки (см. расчёт болтов сплошных колонн).

Уголок потребителя (для тех, кому не безразлично)


Ниже ошипки/неточност/очепятки, допущенные авторами СП (это моё личное мнение)

1. При расчёте сплошных колонн у нас не редко возникают отрывающие усилия, то есть сила N с минусом. Алгоритм расчёта анкерных болтов для баз сплошных колонн, предложенный СП, в этом случае работает не совсем корректно. При отрывающих усилиях не будет сжатой зоны, соответственно все вычисления в этом направлении по предложенным формулам не получиться. Допущение, что при отрывающих усилиях работают все болты введено автором программы.
2. Как при отрыве рассматривать по предложенным формулам возможность восприятия сдвигающих усилий болтами? В формулах фигурирует коэффициент трения по бетону, который, при отрыве учитывать, бессмысленно. Поэтому работа болтов на двигающие усилие при отрыве не учитывается в программе.
3. Алгоритм расчёта анкерных болтов распространяется на случай, когда болты с одной стороны сжаты, а с другой растянуты и в расчёте участвуют лишь растянутые и, как правило, это половина от общего числа. Но какое количество болтом можно/должно учитывать при отрыве, когда растянуты все болты? Допущение, что при отрывающих усилиях работают все болты введено автором программы.
4. При отрицательной расчётной нагрузкой на болт (когда болты ставятся конструктивно) величина обязательной предварительной затяжки будет также отрицательна. То, что болт закручивать необходимо и, скорее всего, в данном случае следует использовать табличные данные авторы СП не упомянули. В этом случае программа ссылается на таблицу 14 [2] со значениями максимально допустимого момента затяжки.
5. Нет даже намёка на расчёт болтов при условии действия момента в двух плоскостях. Вполне возможно, что расчёт производиться по аналогичному алгоритму, однако додумывать недосказанное будет не правильно. Правильно будет найти информацию в технической литературе. На данный момент такая информация не была обнаружена.
6. Расчёт минимальной глубины заделки. При классе бетона В12.5 и марки стали ВСт3кп2 используются табличные значения из таблице Г.1. При отличных классе или марки стали вычисляются коэффициенты отношения между расчётными и принятыми в таблице. Затем табличные значения минимальной глубины заделки умножают на полученные коэффициенты соответствия. Проблема в том, что марка стали, принятая в таблице, ВСт3кп2 исчезла из таблиц СП 16.13330.2011. Так как эта марка стали ранее стояла в одном ряду с марками Ст3пс4, Ст3пс2, Ст3сп4, Ст3сп2, то расчётное сопротивление решено было принять соответствующим этим марка стали 185 МПа. К сведению, в пособии к СНиП "Сооружение промышленных предприятий" расчётное сопротивление стали ВСт3кп2 145 МПа.
Любой, обладающей информацией по перечисленным в пунктах проблемам, рискует сделать программу лучше.

Таблица сравнения результатов расчётов

Список литературы.

Комментариев нет:

Отправить комментарий