[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]

Сообщение от Mistake Сделать по проекту или так, чтобы все работало?

Конечно по проекту. Но так, чтобы все работало.

[Mistake]

Ильнур, Offtop: Такое бывает ? Это законно ?

[wvovanw]

Сообщение от gnomm да, что-то я затупил)) только сейчас понял, что можно не париться с величиной натяжения

СП 43.13330.2012 Г.8

[Ильнур]

Сообщение от Mistake Ильнур, Offtop: Такое бывает ? Это законно ?

Только так и делается - по проекту. Но с учетом нюансов. В итоге получается кое-что. И вроде все стоит. Ну, редко-редко рушится. То перекрытие в ТЦ жахнется в разгар дня, то лифт с пассажиром провалится в преисподнюю, то кран грохнется на оживленную дорогу...

[Mistake]

Кстати, приложение Г Анкерные болты для крепления конструкций и оборудования (обязательное) СП 45, дублирует положения пособия. А следовательно пункт Г15 применим и для колонн зданий.
Тут были мнения, о неправильности применения пособия к фундаментным болтам зданий.

Сообщение от Ильнур То перекрытие в ТЦ жахнется в разгар дня, то лифт с пассажиром провалится в преисподнюю, то кран грохнется на оживленную дорогу...

Offtop: Прям бальзам на душу, умеете поддержать ! Пойду, спроектирую парочку-другую потенциально аварийных объектов.

[Ильнур]

Сообщение от Mistake ...Тут были мнения, о неправильности применения пособия к фундаментным болтам зданий...

Это были мнения неправильных людей.

[МЕТОД]

Сообщение от Ильнур 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

Здравия всем! Прошло 1.5 года...
Вопрос по посту №14 Ильнура (цитата выше). Все-таки как это работает? Почему не надо суммировать растягивающие усилия в болте?

Есть опора ЛЭП. Пояса крепятся к фундаментам - каждый на 4 болтах М42 Ст3пс2. Усилие в поясе 700 кН.
1 болт может выдержать: 11.2 см2 * 18 кН/см2 / 1.05 = 192 кН.

Болты затягиваем до упора, и если я правильно понял то это примерно составит 0.75Р=0.75*192=144 кН.
После затяжки в болте будут нормальные растягивающие напряжения (от затяжки) и касательные (от крутящего момента при затяжке).

Когда на опору повесят провода и подует ветер - усилие растяжения на 1 болт будет 700/4=175 кН. Итого 144+175=319 кН.
Разве не так?

С другой стороны прочность болта по временному сопротивлению составит: 11.2 см2 * 37 кН/см2 = 414 кН. 414 > 319 - может в это суть, что болты в опорах лэп работают на пределе прочности?

В любом случае для себя уяснил - в проекте буду писать только так: "затяжку болтов осуществлять стандартными ручными инструментами с предельным усилием (до упора)" и усилие затяжки указывать не буду.

+ А также непонятно почему "Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки". Это как - сначала предварительно до упора, а потом окончательно до упора? Возможно предварительная затяжка это до набора подливки 100% прочности, а окончательная после.

В любом случае опоры ставятся на сборные фундаменты без подливок (иногда подсовываются выверочные пластины). см. фото - иногда опоры "висят в воздухе")

[Ильнур]

Сообщение от МЕТОД ...Болты затягиваем до упора, и если я правильно понял то это примерно составит 0.75Р=0.75*192=144 кН. Когда на опору повесят провода и подует ветер - усилие растяжения на 1 болт будет 700/4=175 кН. Итого 144+175=319 кН. Разве не так?...

Не так.
Для того чтобы иметь усилие в 319 кН, болт должен быть СООТВЕТСТВЕННО растянут.
Конкретно:
Например растягивающаяся часть болта имеет длину 1 м (упрощенно). При предзатяжке усилием в 144кН болт М42 (сечение 13,85 кв.см.) с Е=210 ГПа растянулся на 0,5 мм. Это удлинение (как и все другие деформации) мы выбрали завинчиванием гайки. При этом само собой бетон обжался, аки пружина - иначе и не было бы преднатяга. Обращаем внимание, что опорная плита и сам столб от этого преднатяга не напрягаются - лишь напрягается подболтовая зона плиты от сжатия.
Теперь приложили ветер к столбу, она изогнулась, плита "изогнулась", вследствие этого к болту приложилось усилие 175 кН. Причем со стороны плиты. Т.е. навстречу давления гайки. Соответственно 144 кН от гайки заместятся частью от 175 кН (что физически выразится в снятии контактных напряжений под плитой в зоне болта и разгрузкой там бетона), и в остатке останется 31 кН, которые приведут к раскрытию зазора (отрыву плиты) в размере порядка 0,1 мм (что не критично).
Таким образом, в болте действует усилие не более приложенного извне, т.е. около 175 кН. Прим: некоторые добавочки от различных эффектов игнорируем для простоты понимания.
Для ускоренного восприятия смысла: предположим, преднатяг был 0. Теперь, чтобы развить в болте 144 кН, мы должны приложить внешнюю нагрузку к столбу в количестве Х. При этом болт удлинится на 0,5 мм. Так вот, если мы этот зазор сейчас выберем путем завинчивания гайки, усилие 144 кН не изменится - размер внешней нагрузки остался Х. Просто выбрали зазор. В чем и Великий Смысл преднатяга - ужесточение системы при неизменных сечениях и нагрузках.
Насчет "Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки" - здесь видимо под "предварительная затяжка" имеется ввиду как раз преднатяг - т.е. что-то близкое к расчетному усилию. Вкратце: болт подобран под 10 тонн, так затяни где-то на 10 тонн, и будешь в шоколаде. Откуда кстати эта цитата?

[МЕТОД]

Ильнур, благодарю за поддержку!

Все написано интересно но у меня что-то не сходится...
Предложу свой пример. См. фото.
1. Гайки закручивают, вытягивая анкерную шпильку. На усилии 100 кН останавливаются. Гайка держится за резьбу на шпильке и за поверхность шайбы. Гайка давит на шайбу, шайба давит на пластину башмака – пластина давит на бетон верха фундамента – бетон сопротивляется как пружина и локально деформируется (также деформируется и плита башмака). Система внутренних напряжений уравновешивается в этой зоне. Участок болта между верхом фундамента и низом гайки получил удлинение А и растягивающие напряжение Р. И так "на всю жизнь" (если не учитывать релаксации и т.п.)
2. Подул ветер! Уголок пояса тянет траверсы - траверсы тянут плиту башмака (деформируя ее еще больше) - плита отрывается от бетона и давит на шайбы (бетон разгружается, пружина исчезает) - шайбы толкают гайки - гайки вытягивают болт еще больше. Участок болта между верхом фундамента и низом гайки получил дополнительное удлинение А1 и дополнительное растягивающие напряжение Р1. Суммарно имеем А+А1 и Р+Р1.
Покажите где я заблуждаюсь.
Благодарю!

[eilukha]

Сообщение от МЕТОД вытягивают болт еще больше

- не так, а так: реакция бетона которая ранее уравновешивалась усилием преднаятяга АБ, теперь (частично) уравновешивается внешним усилием на АБ. Усилия обжатия бетона (под растянутыми АБ) при этом снижаются.

[МЕТОД]

eilukha, благодарю.
Хорошо, давайте так.
1. При затяжке гаек болт на участке от низа гайки до верха фундамента удлиняется на А. При приложении внешней нагрузки данный участок получает дополнительное удлинение А1. Так или не так? Или доп. удлинения нет? Или оно вообще отрицательное?

[eilukha]

Сообщение от МЕТОД Или доп. удлинения нет?

- есть, если внешняя сила превысила реакцию обжатого (преднатянутым АБ) бетона.

----- добавлено через ~10 мин. -----

При приложении внешней нагрузки Р обойма и затяжка работают на растяжение совместно, причём в затяжке растягивающее напряжение растёт, а в обойме сначала погашается начальное напряжение сжатия, а затем появляется растягивающее напряжение.

"Обойма" в нашем случае бетон фундамента. Жесткость такой обоймы, наверное, можно принять бесконечной.

[ZVV]

Сообщение от eilukha Обойма" в нашем случае бетон фундамента. Жесткость такой обоймы, наверное, можно принять бесконечной.

Нельзя. Смотрите эту тему (сообщения от lexabelic).

[eilukha]

Сообщение от ZVV Смотрите эту тему (сообщения от lexabelic)

- большая сильно тема, еле половину осилил.

[Ильнур]

Сообщение от МЕТОД ...траверсы тянут плиту башмака

Обязательно.

(деформируя ее еще больше)

Вот здесь уточним: под деформацией в данном случае подразумеваем обжатие (скажем - сплющивание) плиты в зоне гайки (шайбы), и ничего более.

- плита отрывается от бетона

Скажем, не оторвалась совсем, а просто давление стало 0.

и давит на шайбы (бетон разгружается, пружина исчезает)

Правильно. "Пружина" распрямляется, т.е. бетон с замоноличенным болтом займет исходное состояние. При этом болт остается напряженным, ибо:

- шайбы толкают гайки - гайки вытягивают болт

Но не

еще больше.

Здесь разрешите не согласиться. Усилие в болте на данный момент 100 кН. Так ведь? Кроме ветра никто никого УЖЕ не напрягает.
Соответственно, неверно следующее:

Участок болта между верхом фундамента и низом гайки получил дополнительное удлинение А1 и дополнительное растягивающие напряжение Р1. Суммарно имеем А+А1 и Р+Р1.

Единственное - это некоторые нюансы, связанные с совместной работой бетона с болтом в зоне анкеровки, плюс практические запасы на ослабление во времени и прочая-прочая мелочи жизни (см. п.173).
Но принципиально так: представьте, что болт приварен к спецякорю в глубине бетона, и выбейте бетон после приложение внешней нагрузки - бетон теперь не нужен, давление плиты с него снялось. Какое будет усилие в болте? Правильно, 100 кН, чисто от ветра.
Усилие от преднатяга ЗАМЕЩАЕТСЯ усилием от ветра.
И в последний раз, мыслим от обратного: допустим, все то же, но без преднатяга - подул ветер, усилие 100 кН, болт вытянулся, образовав зазор. Берем ключ и выбираем зазор в 0. Усилие в болте изменилось? Нет. Ветер стих. Остался преднатяг. Сколько думаете? Правильно, примерно 100 кН (на деле меньше, с учетом обжатия бетона).
Чтобы оценить, насколько меньше, достаточно сравнить обжатие бетона в мм и вытяжку болта в мм. Это примерно 1/5...1/10 и меньше. Т.е. априори фигня в масштабах мировой революции.

[МЕТОД]

Фух, дошло!
Перечитал эту тему (9 страниц форума) и соседнюю «Предварительное натяжение фундаментного болта» (13 страниц). Судя по количеству комментариев тема непроста в понимании.
Ильнур, eilukha, ZVV, спасибо за разжевывание!
Перефразирую своими словами для опор ЛЭП.
1. Подбираем болт по расчетной нагрузке по приложению 2 СНИП 2.09.03-85 «Сооружения промышленных предприятий». Например Asa=(1.05*765кН/18кН/см2)/4шт=11.16 см2 – принимаем М42 (Asa=11.20 см2) (кстати интересно, что Rba подняли до 180 МПа).
2. В КМ пишем – затянуть до упора стандартными инструментами. Если монтажники спросят – говорим затянуть на усилие 0.75P=0.75*192кН=145кН.
3. Монтажники затягивают гайки. Болт растягивается, бетон обжимается (аки пружина). Усилие на участке болта от верха бетона до низа гайки 145 кН, а в теле бетона немного меньше и неравномерно распределено из-за контакта с бетоном (ну это и не важно). Но допустим, что и в теле бетона 145 кН.
4. Итак, дует ветер. Сначала на 50 кН. Пояс опоры тянет анкеры вверх, бетон разгружается на треть, и пружина распрямляется, но т.к. площадь сечения фундамента велика по отношению к этим 50 кН, то фундамент вытягивается на какие-то доли миллиметра. На эти доли миллиметра дополнительно растягивается анкер в бетоне и получает дополнительные напряжения. Но из-за очень малого удлинения эти усилия весьма малы – например 1%. Посему усилие в анкере теперь 146 кН (на участке бетона). При этом (!!!) удлинения на участке от верха бетона до низа гайки не происходит, потому что бетонная пружина «следит» за плитой башмака. Только теперь пружина немного ослабилась и давит на плиту меньше.
5. Далее ветер дует 100 кН. Картина та же. Пружина ослабляется еще больше, но все равно следит за плитой, не давая болты растягиваться на участке плиты, зато в бетоне болт еще на немного растянулся. Имеем 147 кН в бетоне.
6. Далее ветер подул на 145 кН. Решающий момент. Бетонная пружина превратилась обратно в бетон, еле-еле касается плиты. Болт на участке бетона получил удлинение, например, 0,2мм и усилие в нем составило 147 кН. Болт на участке верх бетона-низ гайки без удлинения и имеет 145 кН.
7. Далее ветер дует 192 кН. Болт на участке верх бетона – низ гайки имеет усилие 192 кН, т.к. по-другому не может быть - это простое равновесие (вот эта картинка самая яркая для понимания). Дополнительное напряжение: Р=47 кН/11.20см2 = 4.19 кН/см2. Дополнительное относительное удлинение: е=Р/Е=4.19 кН/см2 / 21000 кН/см2 = 2е-4. Дополнительное удлинение l=40мм*2e-4=0.008мм. Т.е. между башмаком и бетоном будет такой зазор.
8. Когда ветер стихнет, болты стянут в первоначально положение бетон и усилия снова будет 145 кН. Болтам ничего не угрожает! Преднатяг и полнае внешняя нагрузка складываться не будут, а финальное усилие будет не больше расчетной нагрузки.
Вывод: как советует Ильнур – расслабиться и забыть)
Всем спасибо за терпение!

[Хмурый]

Offtop: вот, ведь, бред...

[Алексей_Л.]

Внесу смуту в ряды, извините, но что поделать....

А какой натяг принимать если база устанавливается на выверочные гайки; получается что опорная плита базы колонны локально сжата между двумя гайками: выверочной и крепежной. Ни о каком обжатии и речи нет, ведь после подливки базы никто не отпускает выверочные гайки! Или подливку выполнять, так чтоб выверочные гайки были свободными; после набора прочности подливки, выверочные гайки отпустить а крепежные- затянуть до упора; долить подливку в местах выверочных гаек, и уже после набора прочности долитой подливки, крепежные гайки дотянуть до 0.75Р ?

[крокодил]

Опа!!! Ильнур, такой способ монтажа весьма распространен и описан в учебниках для монтажников, ну и как там утверждение что можно учитывать трение база -колонна?? Коли прямо в нормах не написано - значит низзя)
К тому ж бетон подливки даст усадочку)

[Ильнур]

Сообщение от крокодил ....такой способ монтажа весьма распространен и описан в учебниках для монтажников, ну и как там утверждение что можно учитывать трение база -колонна?? Коли прямо в нормах не написано - значит низзя)

Трение плита базы - обрез фундамента учитывать можно согласно норме - это прописано в СНиП "Сооружения.." и в Пособии к нему. И расписана методика такового расчета. Так что ТАМ все в порядке.
Так вот, если вопреки расчетным предпосылкам в конструкцию вводится упор в виде регулировочной неубираемой гайки (или иного предмета), то преднатяг не будет обеспечен, и соответственно гарантированного трения не будет.
Таким образом, если преднатяг КРИТИЧЕН для конкретной базы, будьте любезны после выверки ОСЛАБИТЬ свои выверочные штукенции, независимо от их распространенности среди монтажников.
Например: выверку произвел, подложил пластины/крпичи/иное, верхние гайки подтянул, нижние гайки свернул, залил, подождал 28 суток и затянул до упора.