[eilukha]

Для восприятия базой колонны сдвигающих сил через трение между плитой и бетоном, хочу максимально сильно затянуть анкерные болты. Как мне определить максимальное усилие предварительной затяжки анкерных болтов и само максимально допустимое сдвигающее усилие.
В Пособии по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования (к СНиП 2.09.03) имеем:

3.8. Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки F, которая для статических нагрузок должна приниматься равной: F= 0,75 Р, (а) для динамических нагрузок F = 1,1р, (б) 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. 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.

Правильно ли будет: найти несущую способность болта по (1), принять ее за усилие в болте и найти Q по (9)? Сомнение в (а), почему только 75% от усилия в болте, почему не 100%?

[Ильнур]

Я бы рассуждал так:
1. В простом случае (статнагрузка, сдвиг допустим) болт можно вовсе не затягивать - зачем? Или затянуть для приличия ровно на растягивающее N - это никчему не обязало бы, т.к. в работе N теоретически ЗАМЕСТИТ F. Но в силу некоторых деталей наблюдается недозамещение, т.е. частичное суммирование с N остатков F. Процентов на 10-15. Так-то болт расчитан на N, но с учетом вышесказанного недозатягиваем примерно на 25% и всем хорошо.
2. При динамических болт подобран заведомо толще (см. ко), поэтому можно затянуть и на 110% от N. Опять всем неплохо.
3. Если же нужно создать еще и доп. прижатие для восприятия Q, то затягиваем с соответствующим расчетом.

Маленькое добавление - а зачем сильно затягивать, ведь колонна уже передает некое усилие на базу. Рассчитать требуемое доп усилие и затягивать на это усилие.
Насчет 0,75 согласен с Ильнуром, скорее всего так и есть, да и по динамике коэфф-ты запаса всегда больше, чем для статики.
Несущая способность будет определятся срезом болта...

[eilukha]

Сообщение от Ильнур можно вовсе не затягивать - зачем?

Сообщение от eilukha Для восприятия базой колонны сдвигающих сил через трение между плитой и бетоном

Сообщение от Ильнур Или затянуть для приличия ровно на растягивающее N - это никчему не обязало бы, т.к. в работе N теоретически ЗАМЕСТИТ F

- не понял, ну а если не "заместит" что будет, зачем вообще затягивать? Я - чтобы трение использовать.

Спрошу проще. Имеется анкерный болт с расчетной площадью As из стали с прочностью Rba, на какое максимальное осевое усилие усилие я могу его затянуть.

[Ильнур]

на какое максимальное осевое усилие усилие я могу его затянуть.

Вот на такое (из Руководства):см. прилож.

[eilukha]

7. ЗАТЯЖКА ФУНДАМЕНТНЫХ БОЛТОВ 7.1 (6.1). При закреплении оборудования гайки болтов должны быть затянуты на величину усилия предварительной затяжки, указанной в технических условиях на монтаж оборудования. При отсутствии таких указаний величина крутящего момента при окончательной затяжке болтов не должна превышать указанной в табл. 11.

- не зависит от прочности стали, значит, заниженно.
Про 0,75P: - возможно, это учет того, что усилие предварительной затяжки влияет на максимальное усилие воспринимаемое болтом, поскольку оно в некоторой степени складывается с внешним усилием (см. у Катюшина про затяжку ВПБ).

[Ильнур]

Сообщение от eilukha Про 0,75P: - возможно, это учет того, что усилие предварительной затяжки влияет на максимальное усилие воспринимаемое болтом, поскольку оно в некоторой степени складывается с внешним усилием (см. у Катюшина про затяжку ВПБ).

Согласился бы, если бы речь шла о ВПБ и о фланцах. Там теория замещения нарушается из-за высоких уровней напряжений при компактной расстановке болтов и деталей - слишком сильное влияние друг на друга всяких нюансов.
В обычной ситуации фундаментный болт не зажимает плиту сколь-нибудь значительно - под плитой бетон или даже воздух (см. конструкцию баз).
И нет опасности, что при появлении расчетной N в болте от базы усилие затяжки УВЕЛИЧИТСЯ. Ну вот как усилие предзатяжки может сложиться с N, передаваемой на болт через ту же гайку? Черпанет от преднапряга траверсы?

[eilukha]

Сообщение от Ильнур болт не зажимает плиту сколь-нибудь значительно

- тогда откуда это:

3.15. Величину усилия предварительной затяжки болтов - для восприятия горизонтальных (сдвигающих) усилий (...) по формуле F1 = к (Q - Nf)/nf, (9)

Сообщение от Ильнур как усилие предзатяжки может сложиться с N

- а разве усилия в преднапряженных элементах не продолжают расти с приложением внешней нагрузки на систему?

[Ильнур]

Сообщение от eilukha - тогда откуда это: 3.15. Величину усилия предварительной затяжки болтов - для восприятия горизонтальных (сдвигающих) усилий (...) по формуле F1 = к (Q - Nf)/nf, (9)

Это случай, когда НЕОБХОДИМО создать условия НЕСНЯТИЯ контактных напряжений до конца, а именно оставить хотя бы столько, сколько нужно для удержания Q. Т.е. гарантированно иметь в остатке N*f>Q.
Я же говорил о ненадобности всякой предзатяжки в рядовом случае, т.к. в этом случае нас контакт абсолютно не интересует.
Нет контактного напряжения, нет и ДОБАВОЧНЫХ усилий (Nbad). Так же думается, что практически нет значимых добавочных усилий конкретно в АНКЕРНЫХ болтах, работающих в простых условиях, в отличие от сложных условий, как в фланцевом с ВПБ. Все работает до предела пропорциональности (не текучести), кроме подгаечной зоны. А подгаечная зона не способна создавать Nbad.
Вот упрощенная схема замещения:

А вот проблемы ФС на ВПБ:

а разве усилия в преднапряженных элементах не продолжают расти с приложением внешней нагрузки на систему?

В принципе нет. Например, арматура в плите получит добавку только после разгрузки бетона - ведь на арматуру усилие только через труп бетона.

[Ильнур]

Вот конкретная ситуация:

[eilukha]

Ильнур, хотите сказать, что влияние сложения затяжки и внешнего усилия мало? Но ведь в затяжки в преднапряженных стальных балках тоже не затягивают до разрывного усилия, и усилия там продолжают расти с приложением внешней нагрузки (точно не знаю, расчет не нашел).
Еще вопросики, имеем:

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.

и

3.18. (...) 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 (n*Аsa*Rва/4 + N), (17) где N - минимальная продольная сила, соответствующая нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила; n - 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.

1. В чем отличие работы на сдвиг по 3.15 и по 3.18 (отличия должны быть, т. к. разные пункты и формулы)?
2. Почему в (17) нет усилия затяжки, хотя "...от действия продольной силы и силы затяжки..."
3. n*Аsa*Rва/4 - откуда это и какой смысл?

[Ильнур]

Сообщение от eilukha Ильнур, хотите сказать, что влияние сложения затяжки и внешнего усилия мало? Но ведь в затяжки в преднапряженных стальных балках тоже не затягивают до разрывного усилия, и усилия там продолжают расти с приложением внешней нагрузки (точно не знаю, расчет не нашел).

Я не хочу сказать, а показываю. Что все зависит от конкретной ситуации.
В преднапряженной балке (МК), кажется, и нельзя полностью преднатягивать - балка сама без нагрузки не выдержит преднатяга. Как нибудь надо будет повникать.
Вот конкретно по МК:

[Smarts23]

Знаю, что тема старая. Но вопросы по прежнему актуальны.
Не могу понять несколько вещей:
1. Разработчик какого раздела дает рекомендации по затяжке анкерных болтов
2. Согласен с eilukha, и считаю, что усилия предварительной затяжки складываются с растягивающим усилием в болте. Но при этом должно получаться, что подбор сечения болта должен выполняться с учетом усилия от предварительной затяжки, что мы видим в формуле (11) пособия к СНиП 2.09.03, но не видим в обычной формуле для подбора просто растянутого болта, хотя его надо предварительно затягивать на 0,75 или 1,1 от Р.
Возникает вопрос: где-то заложен запас?

формула (1) стального СНиПа:
Rba=0.5*Run. коэффициент 0,5 учитывает, видимо, концентрацию напряжений в резьбе и коэффициент надежности по материалу
Ryn/Run=0.7 примерно по таблице 51* стального СНиПа для С345

P.S. Есть ещё полумистические мысли про релаксацию напряжений в стержне болта и про ползучесть в подливке и бетона на участке передачи усилий с анкера. То есть типа затянули, а соединение постепенно ослабло но осталось плотным, а часть напряжений в анкере снялась.

Добавление:
по последней информации только часть внешней растягивающей нагрузки догружает болт.

[Ильнур]

Сообщение от Smarts23 ... считаю, что усилия предварительной затяжки складываются с растягивающим усилием в болте...

Предварительная затяжка - это внутреннее усилие. В механической системе (типа болт-гайка и т.д.) оно ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ за счет ОБЖАТИЯ чего-то другого (например бетона фундамента, опорной плиты и т.д.). Внешняя нагрузка разгружает это ОБЖАТИЕ. Соответственно, преднапряг снимается. Причем в идеальной системе строго настолько, насколько нагрузили извне. Так происходит ЗАМЕЩЕНИЕ.
Если бы не было замещения, то болт М20, априори выдерживающий например 6 тонн на растяжение, и преднапряженный на 4 тонны, при внешней нагрузке (растягивающей болт) в 2 тонны лопнул бы. Но он не лопается и при 4 тоннах

[eilukha]

считаю, что усилия предварительной затяжки складываются с растягивающим усилием в болте с сжимающими усилиями в бетоне

- по крайней мере так можно истолковать формулу F1 = к (Q - Nf)/nf.

[Geter]

Тов. Феодосьев (сопромат) заложил в головы многих инженеров понятие о деформационном и силовом воздействии на конструкцию - советую ознакомиться. А если нет интуитивного понимания, то, к сожалению, в нормативное литературе только результаты исследований (формулы) - и то, в пособиях.
Кратко о преднапряжении рассказывает Катюшин. Еще есть информация из свежевыложенной канадской книжки. А в технической литературе Англии, например, весьма скептически относятся к ВПБ и преднапряжению в принципе (металл). Так что вопрос, судя по всему, в теории-то простой, а на практике перекрывается множеством коэффициентов.
В формуле с необходимым усилием затяжки для восприятия поперечной силы получается усилие только для растянутого(-тых) болтов, при этом не учитывается работа сжатой зоны соединения (при ее наличии, конечно).

[eilukha]

при этом не учитывается работа сжатой зоны соединения

- следует продолжить: "... возникающей от действия момента".
Вот как я для себя истолковал формулу (9) Пособия: усилия трения удерживающие базу от сдвига возникают от сжимающего усилия равного сумме продольной силы в колонне и усилий преднапряжения (с учетом потерь) во всех (затянутых) болтах. Это ясно видно при преобразовании формулы к нужному виду.
Можно же идти дальше - учесть действие момента на увеличение равнодействующей сжимающих сил под плитой. Тогда суммарная сжимающая сила под плитой будет равная сумме: продольной силы в колонне, усилий преднапряжения в болтах и усилий растяжения в болтах (без учета преднапряжения).
Формула же (17) Пособия на мой взгляд для болтов, которые затянуты "стандартными ручными инструментами с предельным усилием (до упора)".

[Geter]

Сообщение от Geter при этом не учитывается работа сжатой зоны соединения

Что-то я погорячился. Учитывает все же,Offtop: наверное
Кстати, усилия сжатия в зоне болта как-то сказываются на преднапряжении?
И как вы относитесь к такому расчету болтов?
http://img-fotki.yandex.ru/get/6619/..._629cc78c_orig

[eilukha]

Кстати, усилия сжатия в зоне болта как-то сказываются на преднапряжении?

- по ф. (9) Пособия - нет.

И как вы относитесь к такому расчету болтов?

- какому? Offtop: Ссылку открыть не могу туда нет доступа.

[Geter]

Вот