Пособие к СНиП 2.09.03 по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования Часть 3

Пример 5. Определить расчетную нагрузку, приходящуюся на болт и диаметр болта для крепления стальной колонны сплошного сечения (см. рис. 8), при следующих исходных данных:

М = 900 кН×м; N = 1200 кН; Q = 100 кН; с = 0,4 м;

l_a = 0,9 м; в_s = 0,5 м; R_в = 8,7 МПа; R_ва =145 МПа.

1. Определяем эксцентриситет приложения нагрузки:

е₀ = М / N = 900 / 1200 = 0,75 м.

2. Определяем величину сжатой зоны бетона под опорной плитой по формуле (6):

=

= 0,9 - = 0,48 м.

3. Проверяем выполнение условия:

х = 0,48 м £ x_R l_a = 0,7×0,9 = 0,63 м ¾ условие удовлетворено, где x_R определяется по формуле (8):

x_R = .=

= .= 0,706.

4. Расчетную нагрузку, приходящуюся на один растянутый болт, определяем по формуле (5):

Р = (R_в в_s x   N) / n =

= (8700×0,5×0,48   1200) / 2 = 444 кН,

где n ¾ количество растянутых болтов (n = 2).

5. Определяем требуемую площадь сечения одного болта (по резьбе):

А_sa = к_о Р / R_ва =

= 1,05×444 / 1,45×10⁵ = 0,00322 м² = 32,2 см².

По табл. 10 принимаем болт с диаметром резьбы М72х6 (А_sa=34,58 см²).

6. Глубину заделки для болтов с анкерной плитой принимаем равной 15 d (табл. 4) для бетона фундамента класса В12,5 и стали марки ВСт3кп2;

Н = 15 d = 15×0,072 = 1,08 м.

7. Проверяем возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости сопряжения базы колонны с фундаментом по формуле (17):

Q £ f (п А_sa R_ва / 4 +N) =

= 0,25 (2×0,003458×1,45×10⁵ / 4 + 600) = 212,68 кН,

где N ¾ минимальная продольная сила, соответствующая нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила (N = 600 кН); Q = 100 кН < 212,68 кН ¾ условие удовлетворено.

Приложение 3

Технические характеристики механизированного оборудования для образования скважин в бетоне и железобетоне

Таблица 1

Механизированный инструмент для сверления отверстий в бетоне и железобетоне

Таблица 2

Механизированный инструмент для ударно-вращательного бурения отверстий в бетоне и железобетоне

Таблица 3

Режущий инструмент для вращательного и ударно-вращательного сверленая и бурения скважин в бетоне и железобетоне

Приложение 4

Состав и технология приготовления эпоксидного

и силоксанового клеев

Установка болтов

I. Болта, устанавливаемые на эпоксидном клее

Приготовление клея

1. Для приготовления клея следует применять компоненты, соответствующие требованиям ГОСТов (табл. 1), снабженные заводскими паспортами со сроком годности с момента изготовления, не превышающим: 12 мес ¾ для эпоксидной смолы и пластификатора; 6 мес ¾ для отвердителя.

Таблица 1

Рекомендуемые составы эпоксидного клея

2. Технологическая жизнеспособность клея при температуре окружающей среды 20°С равна: для 1-го состава ¾ 80 мин, для 2-го и 3-го составов ¾ 25-30 мин.

3. Клей 1-го состава применяют на участках фундамента, прогреваемых (на глубине заделки болта) до температуры 50°С, 2-го состава ¾ от 50 до 90°С, 3-го состава ¾ до 100°С.

4. Компоненты клея следует хранить в сухом помещении с соблюдением условий пожарной безопасности для легковоспламеняющихся жидкостей.

5. До приготовления эпоксидного клея смолу ЭД-16 или ЭД-20 заблаговременно пластифицируют. Для этого навеску смолы (20 - 30 кг) разогревают на водяной бане до температуры 70°С, затем вводят в нее пластификатор ДБФ либо МГФ-9 и тщательно перемешивают 10-15 мин до исчезновения воздушных пузырьков. После этого пластифицированную смолу охлаждают до температуры окружающей среды.

6. Приготовление клея рекомендуется производить при массовой установке болтов порциями по 5-7 кг в следующей последовательности.

Необходимое количество пластифицированной смолы, отвердителя и кварцевого песка отвешивают в отдельные емкости. Затем в пластифицированную смолу вводят отвердитель (ПЭПА) и смесь перемешивают 5 мин, после чего вводят песок и продолжают перемешивание еще 5 мин.

Качество перемешивания пластифицированной смолы с отвердителем определяют получением одноцветной жидкости, просматриваемой при стекании ее с поднятого шпателя.

Качество перемешивания клея после введения наполнителя определяют при достижении равномерного распределения зерен песка в объеме клея.

7. Приготовление клея при температуре окружающей среды от плюс 5 до минус 20°С требует предварительного подогрева пластифицированной смолы и кварцевого песка до температуры 30°С.

8. При приготовлении клея контролируют температуру смеси, не допуская ее выше 40°С.

Увеличение температуры "саморазогрева" клея, вызываемого экзотермическим процессом его отвердения, приводит к значительному сокращению технологической жизнеспособности, т.е. времени удобоукладываемости с момента приготовления.

Примечание. Подогревать пластифицированную смолу рекомендуется в водяной бане. Перемешивать эпоксидный клей следует в посуде типа "противень" либо в клеемешалках с водяным охлаждением.

Подготовка поверхности к склеиванию

9. Подготовка поверхности скважины к установке болтов заключается в инструментальной проверке глубины и в визуальной проверке отсутствия в ней инородных включений, воды, наледи.

При необходимости производится дополнительная очистка скважины продувкой либо механическим путем (ершом, металлической щеткой).

10. Поверхность болтов (подлежащая склеиванию) не должна иметь следов коррозии и масляных включений.

11. Подготовка поверхности болта состоит из предварительной механической и окончательной химической обработки.

Предварительная (механическая) обработка болта производится с целью удаления консервирующих покрытий в виде жировой смазки, бумаги и т.п.

Окончательная (химическая) обработка болтов выполняется в 20%-ном растворе соляной кислоты, в который добавляют 1% (по объему раствора) уротропина (ГОСТ 1381).

Травление заделываемой поверхности фундаментных болтов рекомендуется производить в зоне их установки в течение 2-4 ч.

Непосредственно перед установкой болты вынимают из раствора соляной кислоты, а затем протирают ветошью, смоченной в ацетоне (ГОСТ 2768).

Установка болтов в скважину

12. Установка болтов при температуре наружной среды выше 15°С состоит из следующих операций:

в скважину опускают нижнее фиксирующее кольцо;

из малогабаритной посуды клей заливают в скважину самотеком на высоту h равную:

,

где Н ¾ глубина скважины; устанавливают болт медленным погружением в клей до фиксации его в нижнем кольце;

устанавливают верхнее фиксирующее кольцо (заподлицо с поверхностью бетона фундамента).

Примечание. Фиксирующие кольца изготавливаются из проволоки катанки с внутренним диаметром, на 1-2 мм больше диаметра болта, и наружным диаметром, на 1-2 мм меньше диаметра скважина.

13. При температуре наружной среды от 15 до минус 20°С технология установки болтов следующая:

в скважину заливают эпоксидный клей с температурой не ниже 20°С;

устанавливают болты, предварительно нагретые, в зависимости от температуры окружающей среды:

температура окружающей температура предварительного

среды, °С: нагрева болта, °С:

от 15 до 0 ...................................................... 150 ¾ 200

от 0 до-5 ........................................................ 200 ¾ 250

от -5 до -15 .................................................... 250 ¾ 300

от -15 до -20 .................................................. 300

14. Затяжка болтов, устанавливаемых при температуре окружающей среды выше 15°С, допускается через 72 ч. При необходимости срок передачи нагрузки на болты может быть сокращен до 3 ч путем установки предварительно нагретых болтов до температуры 150°С.

Затяжка болтов, устанавливаемых при температуре ниже 15°С, допускается через 240 ч.

15. Для разогрева болтов следует применять электрические печи, оборудованные автоматическими регуляторами температуры. Мощность печей должна обеспечивать постоянство заданной температуры с учетом цикличного характера загрузки-выгрузки печи.

16. Время нахождения болтов в нагревательной печи должно гарантировать распределение рекомендуемой температуры по всему сечению болта и на заданной длине.

Не допускается снижение температуры болтов перед их установкой в скважину против нижних пределов температуры, рекомендованных в п. 13 настоящего приложения.

Контроль качества производства работ

17. Несущая способность болтов обеспечивается: прочностью бетона фундамента; прочностью эпоксидного клея (см. п. 1 настоящего приложения); пооперационным контролем технологических процессов установки болтов.

18. Для контроля качества клея из каждой партии поступающих на стройку компонентов приготавливаются и испытываются образцы клея на сжатие (ГОСТ 4651).

19. Изготовление образцов для испытания клея на сжатие следует производить в стальных формах на стеклянном поддоне.

Наполнение форм эпоксидным клеем осуществляется самотеком без уплотнения.

Выдерживание образцов осуществляется при температуре ±20°С. После извлечения образцов из формы верхняя грань их шлифуется.

Образцы эпоксидного клея на сжатие испытывают через трое суток с момента изготовления. Одновременно испытывают не менее 5 образцов.

20. Для испытания следует применять гидравлический пресс малой мощности (до 50 кН), позволяющий определять прочность клея с погрешностью до 1%.

21. Допустимым к производству работ следует считать клей, показавший при испытании образцов на сжатие прочность, соответствующую п. 1 данного приложения.

22. Пооперационному контролю подлежат: диаметр, вертикальность и глубина скважины; технология приготовления клея; очистка скважин и обработка поверхности болта; нагрев болтов в условиях установки при пониженной температуре среды; равномерность распределения клея в скважине вокруг болта.

23. Для контроля качества производства работ на объекте устанавливают контрольное количество болтов из расчета 3 болта диаметром 20 мм на 500 установленных в конструкции (но не менее трех при числе болтов от 50 до 500).

Болты испытываются по истечении времени, указанного в п. 14 настоящего приложения, при помощи гидравлического домкрата, передающего осевую статическую нагрузку на болт. Расстояние от оси болта до упора домкрата может быть выбрано произвольно.

Для испытаний могут быть применены домкраты типа ДС-15-125 или аналогичные им по конструкции.

24. Средняя величина сцепления на контакте клей ¾ металл при глубине заделки болта 10 d, должна быть не менее 6 МПа.

Техника безопасности

25. Составляющие эпоксидного клея (за исключением песка) являются токсичными веществами и при работе с ними необходимо соблюдать специальные меры по технике безопасности.

26. К работам, связанным с клеями, должны допускаться рабочие, прошедшие медицинский осмотр и инструктаж по технике безопасности и производственной санитарии. Работающие с клеями должны периодически проходить медицинские осмотры.

27. Рабочим, занятым приготовлением клеев и работами по установке фундаментных болтов на клею, необходимо выдавать защитную одежду: комбинезон, резиновый фартук, резиновые перчатки, косынки и защитные очки.

Все операции по приготовлению эпоксидного клея следует производить в хорошо проветриваемом помещении.

28. Рабочие, занятые производством работ с эпоксидным клеем, должны иметь возможность пользования горячей и холодной водой.

29. Капли смолы или отвердителя, попавшие на кожу, должны быть немедленно смыты марлевым тампоном, смоченным ацетоном, после чего пораженное место тщательно промыть теплой мыльной водой.

30. Прием пищи на рабочем месте запрещается.

31. Бурение скважин без промывки следует вести с применением респираторов.

Пример расчета весовой дозы эпоксидного клея

Условия: требуется установить 20 фундаментных болтов диаметром 20 мм с относительной глубиной заделки 10 d.

Необходимое количество клея в граммах определяется по формуле

P = pH / 4 (d_c²   d²) Ng,

где H ¾ глубина скважины, см; d_c ¾ диаметр скважины, см; d ¾ диаметр болта, см; N ¾ количество болтов, шт; g ¾ плотность клея (2 г/см³):

Р = 3,14×20/4 (3² - 2²) 20×2 = 3149 г.

Определяем количество составляющих эпоксидного клея:

а) состав клея:

ЭД-16 ................................. 100 весовых доз

ДБФ ................................... 20 весовых доз

ПЭПА ................................ 15 весовых доз

Песок ................................. 200 весовых доз

_______________________

Итого 335 весовых доз

б) вес одной весовой дозы:

q = Р/335 = 3149/335 = 9,4 г;

в) вес составляющих:

ЭД-16 + ДБФ .......................... 120×9,4 = 1128 г

ПЭПА ...................................... 15×9,4 = 141 г

песок ........................................ 200×9,4 = 1880 г

II. Болты, устанавливаемые на силоксановом клее

Приготовление клея

1. Для приготовления клея следует применять компоненты, соответствующие требованиям ГОСТов (табл. 2).

Таблица 2

* Могут использоваться гранулированные шлаки металлургических заводов юга Украины (Днепропетровского, Запорожского, Днепродзержинского).

2. Клей приготавливается путем перемешивания сухой молотой смеси, кварцевого естественного песка и жидкого стекла в растворомешалке типа СБ-43 (либо вручную).

3. Сухая молотая смесь содержит доменный гранулированный шлак, кварцевый песок, кремнефтористый натрий, алюминиевую пудру.

4. Доменный гранулированный шлак и кварцевый песок перед помолом высушиваются до влажности 0,5%.

5. Помол сухой смеси производят в шаровой мельнице периодического действия до удельной поверхности 5000 ¾ 7000 см²/г или до остатка на сите 5200 отв/см² ¾ 1%.

6. Удельную поверхность следует определять на приборе ПСХ-2.

7. Сухая молотая смесь в период хранения и при транспортировке должна находиться в закрытой таре, предохраняющей ее от увлажнения и загрязнения.

8. Для приготовления клея следует применять жидкое стекло с модулем 1,8 - 2, для чего в жидкое отекло товарной поставки с модулем 2,8 - 3 вводят едкий калий (в твердом виде) в количестве 70 г на 1 кг жидкого стекла и тщательно перемешивают его до полного растворения.

9. Состав молотой смеси и клея приведен в табл. 3.

Таблица 3

Состав силоксанового клея

Примечание. Когезионная прочность клея на сжатие после 28-суточного хранения образцов 2х2х2 см на воздухе при температуре 18-20°С должна быть не менее 40 МПа.

10. Приготовление клея необходимо производить следующим образом: в растворомешалку заливаются жидкое стекло, добавляется 50% сухой молотой смеси, масса перемешивается в течение 2 мин. Затем вводится остальное количество молотой смеси и кварцевый естественный песок, смесь перемешивается в течение 7 мин. Общее время приготовления клея в растворомешалке до 10 мин.

11. Технологическая жизнеспособность приготовленного клея составляет 1,5-2 ч.

12. Рекомендуемая величина замеса клея и количество устанавливаемых болтов в зависимости от их диаметра приведены в табл. 4.

Таблица 4

Примечание. Таблица составлена из расчета технологической жизнеспособности клея ¾ 90 мин и глубины заделки болтов ¾ 10 d.

13. Подготовка поверхности скважины и фундаментных болтов к производству работ должна выполняться аналогично производству работ для болтов, устанавливаемых на эпоксидном клее.

Пример расчета весовой дозы силоксанового клея

Условия: требуется установить 20 фундаментных болтов диаметром 20 мм с относительной глубиной заделки 10 d.

Р = 3,14×20/4 (3² - 2²) 20×2,1 = 3297 г.

Жидкое стекло, 30 % ................................................. 990 г

Естественный кварцевый песок, 25 % ..................... 822 г

Сухая смесь (45 %) содержит:

Шлак, 13 % ................................................................. 460 г

Песок кварцевый, 9 % ............................................... 565 г

Кремнефтористый натрий, 13 % .............................. 460 г

Алюминиевая пудра, 0,01 % ..................................... 15 г