Анкерные элементы в фундаменте для восприятия горизонтальных нагрузок

Обновлено: 16.05.2024

Методические рекомендации Методические рекомендации по расчету и технологии сооружения анкерных удерживающих конструкций

Обобщены результаты научно-исследовательских, полевых и экспериментальных работ, выполненных в Союздорнии в 1972-1979 гг.

Приведены основные варианты использования анкерной конструкции. Содержатся рекомендации по расчету и технологии сооружения, требования к материалам и основным элементам анкерной удерживающей конструкции.

В приложениях к настоящим " Методическим рекомендациям " показаны способы закрепления нижнего анкере инъецированием химического или цементопесчаного раствора под давлением и дан пример расчета анкерной конструкции.

Предисловие

"Методические рекомендации по расчету и технологии сооружения анкерных удерживающих конструкций" разработаны на основе результатов полевых, лабораторных и теоретических исследований, выполненных в Союздорнии в 1972-1979 гг. Они предназначены для проектных организаций и содержат рекомендации по расчету и технологии сооружения анкерных конструкций, а также требования к материалам и основным элементам конструкции.

Настоящие "Методические рекомендации" разработали канд. техн. наук Э.М. Добров (разделы 1,2), инж. Ю.В. Пудов (разделы 1-4, приложения 1,2) и канд. техн. наук М.И. Шейнцвит (разделы 1,3).

Общие положения

1. Анкерная конструкция состоит из одного или нескольких рядов анкерных затяжек, обычно располагаемых поперек оползневого склона.

Анкерная затяжка обычно представляет собой анкерную железобетонную плиту и анкерную тягу (рис. 1). В качестве анкерной тяги используют пучки высокопрочной арматуры, снабженные верхним анкером. Нижнюю часть пучка заделывают в устойчивые, расположенные ниже поверхности скольжения оползня, грунты. Для повышения прочности заделки пучок может быть снабжен нижним анкером.

2. Анкерная конструкция (в отличие от известных конструкций: подпорных стен, буронабивных свай и т.п. позволяет прижать смещающуюся массу грунта к устойчивым грунтам; тем самым создается упорная грунтовая призма, воспринимающая давление расположенных выше по склону оползневых масс грунта.

Гибкая анкерная тяга в случае неожиданного смещения оползневых масс, вызванного строительством ка ких-либо сооружений или сильным динамическим, воздействием (взрыв, землетрясение и т.п.), прижимает оползневые грунты к устойчивым породам со все возрастающим усилием, т.е. обладает "эффектом самоанкеровки".

Рис. 1. Схема работы анкерной конструкции:
1 - верхний анкер; 2 - железобетонная анкерная плита; 3 - анкерная тяга из высокопрочной арматуры; 4 - оползневые грунты; 5 - поверхность скольжения; 6 - нижняя анкерная заделка; 7 - устойчивые грунты

3. Анкерную конструкцию можно устраивать как с предварительным натяжением анкерных тяг, так и без него. Предварительное натяжение анкерных тяг позволяет полностью исключить дальнейшие подвижки оползня при определенной величине оползневого давления. При необходимости устраивать анкерную конструкцию с частичным предварительным натяжением или без него, т.е. с учетом проявления эффекта самоанкеровки, анкерную конструкцию следует рассчитывать в каждом конкретном случае по специальным рекомендациям Союздорнии.

4. Анкерную конструкцию следует применять для укрепления оползней, имеющих форму нарушения устойчивости в виде скольжения и обрушения со срезом и вращением, т.е. в случаях, когда поверхность скольжения известна или точно установлена.

5. Анкерные конструкции используют для укрепления откосов выемок; откосов насыпей земляного полотна автомобильных дорог; оползневого склона перед устройством земляного полотна автомобильной дороги или в процессе его устройства.

6. Виды конструкций укрепления откосов насыпей и выемок: сборные или монолитные заанкеренные решетчатые конструкции (рис. 2,а); монолитные заанкеренные железобетонные плиты; отдельные плиты, распределенные по поверхности откоса (рис. 2,б), назначают в зависимости от величины расчетного оползневого давления, а также от прочностных свойств оползневых масс грунта и грунтов, расположенных ниже поверхности скольжения.

7. При устройстве земляного полотна автомобиль ных дорог на оползневых склонах рекомендуется использовать анкерную конструкцию в виде отдельных плит, устанавливаемых в несколько рядов поперек оползневого массива (рис. 2 ,в), чтобы исключить смешение оползневого массива как во время строительства автомобильной дороги, так и при ее эксплуатации.

8. Чтобы закрепить расположенный выше земляного полотна автомобильной дороги по склону (за пределами полосы отвода) оползневый массив, рекомендуется использовать "эффект самоанкеровки", т.е. устраивать анкерную конструкцию без предварительного натяжения или с частичным натяжением анкерных тяг.

9. Анкерные конструкции в сочетании с решетчатыми конструкциями или пневмонабрызгом по металличе ской сетке могут быть использованы ала повыше н и я местной устойчивости откосов насыпей и выемок. При этом откосы следует укреплять постепенно, ярусами, что, сокращая объем земляных работ, значительно упрощает организацию труда.

Рис.2. Виды анкерных конструкций (а,б,в):
1 - анкерные плиты; 2 - этапы разработки и закрепления откоса выемки; 3 - анкерные тяги; 4 - поверхность скольжения; 5 - насыпь; 6 - решетчатая железобетонная плита

10. Если оползневые грунты представлены сильнопереувлажненными глинистыми грунтами, то перед устройством анкерной конструкции оползневые грунты необходимо осушать.

11. Во всех случаях вид анкерной конструкции для укрепления земляного полотна автомобильных дорог следует выбирать на основе технико-экономического сравнения вариантов, исходя на условия минимума строительных и эксплуатационных затрат при требуемом коэффициенте запаса устойчивости.

12. Поверхность оползневого массива необходимо спланировать, а место установки анкерных плит с верховой стороны оползня защитить водоотводными канавами, чтобы исключить попадание воды под анкерные плиты.

Расчет анкерной конструкции

13. Предлагается такая последовательность расчета анкерной конструкции (общий случай):

оценивают степень устойчивости: оползневого массива при наиболее неблагоприятных погодно-климатических условиях и определяют расчетную оползневую нагрузку J , приходящуюся на 1 м ширины оползневого массива и учитывающую требуемое (из условия сохранения длительной устойчивости) значение коэффициента запаса K _зап ;

назначают конструкцию анкерной тяги и расчетное усилие предварительного натяжения;

определяют безопасную удельную нагрузку P _без от анкерной плиты на грунты оползневого массива;

выбирают конструкцию анкерной плиты;

оценивают потери предварительного натяжения от релаксации напряжений в арматуре и деформации анкеров;

определяют допустимую удельную нагрузку Р_доп от анкерной плиты на грунты оползневого массива;

устанавливают количество анкерных затяжек п и места их размещения в плане откоса или склона;

назначают конструкцию и производят расчет нижней анкерной заделки.

14. Степень устойчивости оползневого массива следует оценивать для склонов и откосов с наиболее вероятной формой оползневой деформации в виде обрушения со срезом и вращением - по методу круглоцилиндрической поверхности скольжения, а для случаев с фиксированной поверхностью скольжения - по методу горизонтальных сил.

15. В случае применения метода горизонтальных сил Маслова-Берера расчетную оползневую нагрузку J определяют по формуле

T = H - R = Р[ tg a - tg ( a - y _p )], (2)

Н - распор (нагрузка на стенку расчетного блока при ширине блока 1 м и отсутствии в грунте между блоками сил трения и сцепления), H ;

W_ф - фильтрационное давление грунтовых вод, Н ;

b_ф - направление действия фильтрационной силы W_ф , совпадающее с углом наклона кривой депрессии в расчетном блоке, град.;

Т - часть распора, воспринимаемая трением и сцеплением грунта по поверхности скольжения , Н;

R - непогашенная (активная) часть распора, Н;

Р - вес расчетного блока, Н;

a - угол наклона поверхности скольжения расчетного блока к горизонту, град.;

y_p - угол сопротивления сдвигу на поверхности скольжения, град., при нормальном напряжении Р_н = g _w h , Па,

w - площадь сечения потока воды в плоскости чертежа, м2_;

i - гидравлический градиент, действующей в пределах расчетного блока;

g _w - объемный вес грунта, Н/м 3 ;

h - средняя высота расчетного блока, м;

j _w - угол внутреннего трения грунта, град.;

c_w - сцепление грунта, Па.

16. При расчете по методу круглоцилиндрической по верхности скольжения расчетную оползневую нагрузку J следует определять по формуле

С - сцепление грунта в зоне поверхности скольжения, Па;

L - длина поверхности скольжения, м;

P_i - вес расчётного блока, Н;

a_i - угол наклона поверхности скольжения, град.;

j - значение угла внутреннего трения оползневых грунтов в зоне поверхности скольжения, град.

При оценке степени устойчивости склона или откоса, полностью находящегося в подводном состоянии, вес грунтовой толщи P_i следует определять с учетом взвешивания.

17. При наличии фильтрационного давления расчетную оползневую нагрузку J определяют по выражению

где P_iв - вес грунтовой толщи, заключенной между кривой депрессий и поверхностью скольжения, определяемый с учетом взвешивания, Н.

18. Для случая скольжения оползневого массива по плоской, не имеющей переломов поверхности скольжения расчетную оползневую нагрузку J с учетом фильтрационного давления W_ф и влияния напорных вод следует определять по формуле

J = K _зап ( g _w h w ₁ sin a + W _ф ) – [( g _w h w ₁ cos a - r _в h_z w ₁ ) tg j _w + C w ], (6)

где h - средняя высота расчетного блока, м;

w₁ - площадь подошвы блока, м 2 ;

r_в - объемный вес воды, Н/м 3 ;

h_z - уровень напорных вод, м.

19. Минимальное требуемое значение коэффициента запаса устойчивости K_зап при гарантированных значениях сдвиговых характеристик грунта для указанных выше случаев расчета составляет 1,3. При предварительных расчетах с использованием табличных данных коэффициент запаса устойчивости следует повышать не менее чем на 10%.

где b - угол наклона анкерной тяги от нормали к плоскости скольжения (см.рис. 1), град.

22. При назначении угла наклона анкерной тяги b следует учитывать, что наиболее интенсивный рост удерживающей способности анкерной конструкции происходит при величине b , превышающей 13°.

25. Площадь анкерной плиты F назначают по величине безопасного удельного давления P _без на грунт:

где w _m - коэффициент, зависящий от жесткости плиты, отношения m длины плиты l к ее ширине в и отношения толщины сжимаемого слоя h_z к ширине плиты в (табл. 1);

m _о - коэффициент бокового расширения грунта;

Е_а - модуль упругости арматуры, Па;

F _а - площадь поперечного сечения арматуры анкерной тяги, м 2 ;

Е_о - модуль общей деформации грунта, Па;

l - длина анкерной тяги (от верха анкерной плиты до поверхности скольжения), м.

Отношение толщины сжимаемого слоя к ширине плиты h_z / в

Значения коэффициента w _m при фор ме подошвы плиты и разных значениях т

29. Необходимое количество анкерных затяжек п определяют по формуле

Анкерные затяжки устанавливают в один или несколько рядов поперек оползневого массива. Расстояние l ' между рядами анкерных затяжек принимают таким, чтобы обеспечить удобство работ (бурение скважин, монтаж плит), но не более 3,5·в , где в - ширина анкерной плиты.

30. При расчете глубины заделки нижнего анкера z в случае уширения нижней части скважины следует исходить из условия

- коэффициент запаса, учитывающий неоднородность грунтов коренных пород; ;

R - радиус уширенной части скважины, м;

g _ср - средний объемный вес грунта, Н/м 3 ;

h - толщина оползневых накоплений, м;

r - радиус скважины, м;

с ¢ - сцепление грунта в зоне над уширенной частью скважины, Па;

- коэффициент бокового давления;

j '- угол внутреннего трения грунта, расположенного ниже поверхности скольжения, град.;

j _k , C _k - угол внутреннего трения и сцепление на контакте грунта с поверхностью свайной части анкерной заделки соответственно.

31. В случае закрепления нижнего анкера лишь за счет трения грунта по поверхности спайной заделки, образованной при твердении цементопесчаного раствора, залитого в скважину до поверхности скольжения оползня, глубину заделки следует рассчитывать по формулам

или, в случае наклонного расположения анкерной заделки,

При закреплении нижнего анкера путем нагнетания раствора под давлением величину r следует принимать равной среднему радиусу закрепления.

32. При закреплении нижнего анкера в скальных грунтах глубину заделки z можно рассчитывать по формуле

где R _сц - сцепление цементопесчаного раствора со стенками скважины.

Технология сооружения анкерной конструкции

33. При устройстве анкерной затяжки рекомендуется следующая очередность работ (общий случай)*:

бурение скважины на расчетную глубину буровыми станками любого типа, обеспечивающими заданный угол наклона скважины и необходимый для производства работ диаметр скважины;

устройство в необходимых случаях в нижней части скважины уширения для закрепления нижнего анкера;

введение в скважину пучка высокопрочной проволоки или стержневой арматуры с нижним анкером;

закрепление нижнего анкера в скважине цементопесчаным раствором или химическими смолами;

заполнение верхней части скважины битумной мастикой или глиной;

устройство в необходимых случаях щебеночной распределительной подушки под анкерную плиту;

установка анкерной плиты над устьем скважины с пропуском пучка проволоки через центральное отверстие анкерной плиты;

установка стальной распределительной плиты и обоймы верхнего анкера;

установка гидродомкрата и натяжение анкерной тяги с закреплением ее в верхнем анкере;

снятие гидродомкрата и обрезка арматуры;

изоляция верхнего анкерного закрепления от атмосферных воздействий.

*Очередность работ может меняться в зависимости от принятой схемы закрепления нижнего анкера.

34. Подготовительные работы включают очистку участка от растительности, планировку поверхности откоса или склона перед проведением буровых и монтажных работ, устройство дренажных и нагорных канав, предназначенных для отвода поверхностных вод с рабочей площадки, а также изготовление анкерных плит (если их не изготавливают непосредственно на месте производства работ), нижних анкеров, верхних анкерных креплений и анкерных тяг.

35. Изготовление анкерных тяг предусматривает обрезку арматуры и сборку её в отдельные пряди, а также установку на конце анкерной тяги нижнего анкера. При сборке анкерной тяги производятся работа по антикоррозийной защите верхней части анкерной тяги: пропитка битумной или тиоколовой мастикой и последующее ее заключение в резиновую или полихлорвиниловую оболочку (рис. 3). Длину защитной оболочки следует назначать таким образом, чтобы ее нижний конец располагался на 0,5-0,6 м ниже поверхности скольжения оползня, а верхний конец не доходил до верха анкерной плиты на величину осадки плиты, определяемую расчетом.

36. Длину анкерной тяги L (см.рис. 3) следует принимать

L = l ₀ + l ₁ + l ₂ , (18)

h₁ - толщина анкерной плиты, м;

h₂ - высота щебеночной подушки, м;

h₃ - высота верхнего анкерного крепления, м;

к - необходимая длина пучка проволоки для заправки его в гидродомкрат, назначаемая исходя из технических характеристик гидродомкрата, м;

l₁ - длина анкерной тяги от поверхности грунта до поверхности скольжения оползневого массива +0,5 м;

l₂ - глубина заделки нижнего анкера, м.

37. Чтобы исключить коррозию высокопрочной арматуры, сборку анкерных тяг следует производить на специальных монтажных столах под навесом. Изготовление анкерных тяг должно опережать буровые работы, чтобы не допускать разрыва во времени между окончанием буровых работ и введением в скважину анкерной тяги.

38. Минимальный диаметр скважины, необходимый для устройства анкерной затяжки, составляет 50 мм. Однако при назначении диаметра скважины и при выборе типа бурового оборудования следует учитывать, что при закреплении нижнего анкера в скважине без ее уширения глубина его заделки в коренные породы существенно уменьшается при увеличении диаметра скважины.

39. Наиболее простой схемой закрепления нижнего анкера является омоноличивание этого анкера, представляющего собой шайбу с гайкой (в случае использования стержневой арматуры) либо каркасно-стержневой анкер МИИТа (в случае применения пучков высокопрочной проволоки), цементопесчаным раствором с передачей усилия от анкера через раствор на стенки скважины. В этих случаях анкер удерживается на месте только вследствие сцепления раствора со стенками скважины.

40. В случаях, когда грунты, расположенные ниже поверхности скольжения, не обладают достаточной прочностью, что приводит к необходимости чрезмерно увеличивать глубину заделки нижнего анкера, рекомендуется устраивать последний в скважинах с уширением. Уширение скважины можно производить как путем камуфлетного взрывания, так и с помощью специальных буровых наконечников серийно выпускаемых отечественной промышленностью.

Уширение скважины камуфлетным взрыванием во всех случаях следует производить по специальному проекту с соблюдением требований "Единых правил безопасности при взрывных работах" (М., Госгортехиздат, 1963).

41. Сразу после окончания бурения скважин и устройства в необходимых случаях уширения в скважину осторожно вводят анкерную тягу, чтобы не допустить ее сильной деформации (искривления). Для исключения соприкосновения анкерной тяги со стенками скважины необходимо устраивать специальные направляющие (рис. 4), а конец анкерной тяги, чтобы предотвратить попадание грунта внутрь скважины, должен иметь направляющий конус из антисептированной древесины, оцинкованного железа или пластмассы.

42. После установки анкерной тяги в скважине нижнюю часть последней (до поверхности скольжения оползня ) заполняют цементопесчаным или цементным раствором. Раствор в скважины для закрепления нижнего анкера можно подавать различными способами, зависящими от угла наклона, глубины и диаметра скважины, а также консистенции применяемого раствора.

Для нисходящих скважин при длине до 20 м и диаметре не менее 150 мм можно использовать способ свободной заливки раствора.

Для закрепления нижнего анкера в трещиноватых коренных породах рекомендуется применять иньецирование цементного или цементопесчаного раствора под давлением (приложение 1). Раствор, проникающий в поры и трещины коренных пород вокруг скважины, создает цементированную зону, прочно закрепляющую нижний анкер.

43. При закреплений нижнего анкера нагнетанием раствора под давлением необходимы растворосмесители (табл. 2), растворонасосы (табл. 3), нагнетательные трубопроводы, регулировочная и измерительная аппаратура

Наиболее перспективным для дорожного строительства является использование передвижных цементационных установок (табл. 4).

Расчет анкера сдвига в фундаменте под колонну в связевом блоке?

Как рассчитывать анкер сдвига? А именно - смятие бетона по контакту "бетон-анкер".

От базы колонны (от плиты базы) на анкер действует сдвигающая (срезающая сила).

В бетонном теле фундамента анкер замоноличен. Как консоль.

Где бы почитать методику расчета?

__________________
Участник Броуновского движения. Троицкий - "Промышленные этажерки", Катюшин - "Здания из рам переменного сечения" -посвежее книженция, типовые решения - серия 1.411.1-7
Все есть в даунлоаде. А вообще, если поиск поюзать, то тут не раз проскакивала тема. __________________
Per aspera ad astra

методики отечественной нормативной нет, можете почитать книжку Холмянского М.М.

для практики ищите ETAG 001 appendix c (где то вроде в сети был русский перевод, но могу ошибаться)

Offtop: Привариваю к шпоре периодичку вдоль линии действия силы при больших усилиях, чтоб не думалось. Последний раз редактировалось eilukha, 11.10.2013 в 16:37 . От базы колонны (от плиты базы) на анкер действует сдвигающая (срезающая сила). Нельзя ли поподробнее насчёт срезающей силы. Как Вы определили, что она вот такая, именно срезающая? И велика ли она? Днепропетровск Екатеринослав

Здание легкое. Ветер есть, а снега нет. При таком сочетании N в колоннах недостаточно, чтобы за счет сил трения удержать колонну при Q от ветра.

В связевых блоках нужны меры против сдвига базы колонны относительно фундамента. (Сопротивление сдвигу за счет пола не учитываем).

Как определить: имеем ветровое давление на фасады - умножаем давление на площадь фасадов - это суммарная боковая (сдвигающая) сила от ветра.

Ее воспринимают в итоге как силу сдвига базы колонн связевых блоков.

При высоких и легких зданиях там могут быть немалые усилия.

__________________
Участник Броуновского движения.

Ее воспринимают в итоге как силу сдвига базы колонн связевых блоков.

При высоких и легких зданиях там могут быть немалые усилия.

Благодарю за подробное разъяснение типа что, откуда и почему. Правда я рассчитывал на то, что Вы укажете величину этой силы в тоннах или ещё как. Вы ограничились теорией, ну что же, тоже основа для разговора. Мне кажется, что Вы пытаетесь вломиться в открытую дверь. У вас же не какая то юрта или чум, который может быть снесён ветром, но они и не крепятся к фундаментам анкерными болтами, поэтому и рассчитывать их нет никакой нужды. У вас всё же здание, которое обладает всеми теми качествами, которые позволяют не выполнять те расчёты и проверки, которые вы собираетесь осуществить. Я понимаю, что лучше перебдеть, чем недобдеть, но нельзя же предаваться такой фантазии. Ну где Вы прочитали о том, что ветром сдуло здание и оно юзом двигалось, срезая анкерные болты крепления к фундаментам? Обрушить его каким то образом, завалить на бок, опрокинуть и ещё как то в этом роде можно представить такую катастрофу, но уверяю Вас, наиболее сохранившейся в этой ситуации будет конструкция узла опоры колонны на фундамент и анкерные болты будут выглядеть целёхонькими. Не морочьте голову себе и другим, потратьте силы и энергию на что нибудь действительно стоящее внимания. Успехов вам. Днепропетровск Екатеринослав

А все-таки в пособиях по расчету помнится было вычисление силы трения, и если сдвигающая сила превышала силу трения, то было указание о воспринятии этой силы анкерами сдвига.

Помнится - то ли в пособии по расчету анкерных болтов, то ли в проектировании ж.б. столбчатых фндаментов под колонны.

А кроме ветра можно еще вспомнить о тормозных усилиях в крановых зданиях.

__________________
Участник Броуновского движения. Рідна ненька - Україна, Харків __________________
Tekla Structures - это как в автокаде, только в 3D. От слова совсем.

А кроме ветра можно еще вспомнить о тормозных усилиях в крановых зданиях.

Анкерные болты и противосдвиговые шпоры

Анкерные болты устанавливаются для крепления конструкций каркаса к фундаментам. Так как рамные конструкции, в большинстве случаев, имеют шарнирное опирание, анкерные болты устанавливаются либо конструктивно, либо для передачи только сдвигающих нагрузок и поэтому их диаметр находится в пределах 24-48 мм. Такие анкерные болты имеют небольшую несущую способность на сдвиг, определяемую прочностью болта (работающего на изгиб, срез и продольную силу от предварительного натяжения) и прочностью бетона в зоне контакта с изгибаемых болтом (рис. 2 а).

Поэтому, для восприятия значительных сдвигающих нагрузок вдоль рамы, а также в связевых блоках, обычно устанавливают противосдвиговые «шпоры» из швеллеров, труб, стержней и т.п. (рис. 2 б). Несущая способность таких «шпор» на сдвиг определяется аналогично несущей способности анкерных болтов. В табл. 1 приведены предельные значения сдвиговой нагрузки для анкеров и противосдвиговых «шпор» из швеллеров, определенные из условия прочности самих элементов и окружающего их бетона.

Нагрузка, передающаяся со стойки рамы или колонны на анкера или «шпоры», определяется с учетом трения опорной базы по бетону фундамента

Противосдвиговые элементы не требуются, когда распор может быть воспринят только силами трения, т.е. при выполнении условия

Условие (3) обычно выполняется для однопролетных рам при отношении их высоты к пролету более 0,4.

Противосдвиговые упоры

Как видно из предыдущей таблицы, несущая способность анкерных болтов на сдвиг весьма невелика, а устройство специальных сдвиговых шпор металлоемко и трудоемко. В качестве устройств, служащих для восприятия сдвигающей нагрузки, можно использовать специальные упоры, приваренные непосредственно к нижней поверхности опорной плиты стойки рамы или колонны (рис. 3). Упоры могут выполняться из листовой стали (рис. 3 а), уголка, прикрепленного одной (рис. 3 б) или обеими полками (рис. 3 в) и др. Аналогичные устройства применяются для передачи сдвигающей нагрузки для колонн многоэтажных зданий. Количество упоров следует назначать минимальным и не более трех из-за неравномерной работы бетона, возможности его разрушения под отдельным упором, а также сложности устройства бетонной подливки под базой стойки.

Противосдвиговые упоры могут устраиваться для восприятия горизонтальных нагрузок не только в плоскости рам, но и из плоскости, например, в связевых блоках и т.д. В этих случаях опорные поверхности располагаются в обоих направлениях в виде прямоугольника или креста (рис. 3 г, д). Кольцевые упоры из отрезков труб (рис. 3 е) могут применятся при небольших сдвигающих нагрузках, что связано с возникновением растягивающих напряжений в бетоне в зоне его контакта с упором.
При конструировании противосдвиговых упоров следует учитывать условия бетонирования. Толщина подливки из условий качественного бетонирования должна назначаться не менее 100—150 мм.

Разрушение бетона при сдвиге опорной части стойки происходит либо из-за смятия в зоне контакта упора с бетоном, либо из-за среза по поверхности в плоскости сдвига (рис. 4 а). Наличие прижимающей силы, передающейся со стойки, препятствует срезу бетона, увеличивая несущую способность узла (рис. 4 б). Кроме этого, при некачественном бетонировании, возможно разрушение из-за среза по зоне контакта бетона подливки с бетоном фундамента (рис. 4 в).
Таким образом, при определении предельной сдвиговой нагрузки, передаваемой упором, следует рассматривать 3 характерных сечения (рис. 4 в):
— сечение 1 — зона контакта упора с бетоном;
— сечение 2 — горизонтальное сечение в бетоне вблизи упора;
— сечение 3 — зона контакта бетона фундамента и подливки.
В сечении 1, контактная поверхность ограничена снизу и с боков бетоном подливки, а сверху — пластиной опорной базы стойки. Таким образом, бетон работает в условиях объемного напряженного состояния, что существенно повышает его несущую способность. То же можно отметить и для сечения 2. Аналогичные ситуации возникают при расчете бетонных конструкций на действие локальных нагрузок, а также бетонных шпонок сборных железобетонных конструкций.
Несущую способность одиночного упора с вертикальной рабочей поверхностью по сечению 1, определим

Несущая способность упоров с вертикальной или наклонной рабочей поверхностью по сечению 2 зависит от прочности бетона подливки, площади среза и влияния прижимающей силы. Определение конфигурации поверхности среза представляет сложную задачу. В запас несущей способности конфигурацию площадки среза примем в виде прямоугольника с шириной, равной протяженности упора и длиной не более его шести высот.
Несущую способность в сечении 2 определим по формуле, аналогичной формуле для расчета бетонных шпонок и учитывающей положительное влияние прижимающей силы

где Aloc2 = al*bl — площадь среза бетона по сечению 2, определяемая в соответствии с рис. 6; Rbt — прочность бетона при растяжении, определяемая по табл. 2 настоящего раздела; Nef — расчетная прижимающая сила, действующая в сечении 2 на площади Aloc2.

При центральном сжатии:

Для упоров с наклонной поверхностью величина Nef определяется с учетом дополнительной прижимающей силы NefQ, возникающей на наклонной поверхности бетона подливки от действия горизонтальной силы Q, т.е.

Для упоров с наклонной поверхностью, величина Nef определяется с учетом дополнительной прижимающей силы.

В запас несущей способности величиной NefQ можно пренебречь. Ho, так как в таких упорах даже при отсутствии вертикальных нагрузок, возникают дополнительные сжимающие усилия, препятствующие разрушению бетона, упоры с наклонной рабочей поверхностью следует применять при динамических или знакопеременных сдвигающих нагрузках. Кроме того, применение упоров с наклонной поверхностью позволяют улучшить технологию и качество бетонирования подливок под опорные базы.
Для предотвращения «проскальзывания» упора вверх по наклонной поверхности бетона под действием горизонтальных сил, должно выполняться условие

Восприятие горизонтальных нагрузок

Условия восприятия горизонтальных нагрузок зависят от двух основных факторов: конфигурации здания и его высоты. Длинные и узкие сооружения характеризуются пониженным сопротивлением горизонтальным нагрузкам, приложенным к большей плоскости фасада, и обладают исключительной жесткостью, если нагрузки приложены в противоположном направлении.

Железобетонный рамный каркас

Высота здания определяет выбор наиболее экономичного способа обеспечения его сопротивляемости горизонтальным нагрузкам. С точки зрения восприятия горизонтальных усилий применение железобетонного безригельного рамного каркаса (колонн и плит перекрытий) эффективно в зданиях высотой до 10 этажей; при такой высоте зданий для восприятия изгиба, вызываемого горизонтальными силами, достаточно лишь несколько усилить армирование конструкций. Применение одного такого каркаса для восприятия ветровых нагрузок в более высоких зданиях приводит к повышенному армированию и зачастую к утолщению плиты перекрытия в нижних этажах. При таком способе обеспечения сопротивления здания горизонтальным нагрузкам из-за гибкости каркаса возникают проблемы, связанные с взаимодействием конструктивных и архитектурных элементов. Возникает необходимость в устройстве специальных узлов соединений, чтобы предотвратить появление сколов и трещин в перегородках, и особом конструировании трубопроводов и каналов, которые могут примыкать к несущим конструкциям.

1. Общие указания

1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.09.03 "Сооружения промышленных предприятий" и применяется при креплении анкерными болтами (далее болтами), включая болты и дюбели распорного типа, строительных конструкций и оборудования к бетонным, железобетонным и кирпичным элементам (фундаментам, силовым полам, стенам и т.д.), эксплуатируемых при расчетной температуре наружного воздуха до минус 65 включительно и при нагреве бетона фундамента до 50 ° С.

Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 2.01.01.

Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.

1.2. При нагреве бетона фундамента свыше 50 ° С в расчетах должно учитываться влияние температуры на прочностные характеристики материала фундамента, болтов, подливок, клеевых составов и т.п.

1.3. Болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды к повышенной влажности, должны проектироваться с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 3.04.03.

1.4. Требования настоящего Пособия не исключают, при наличии соответствующего обоснования, применение других способов закрепления оборудования на фундаментах (например, на виброгасителях, на клею и др.).

1.5. Рекомендации настоящего Пособия должны также соблюдаться при выполнении работ по установке и закреплению строительных конструкций и технологического оборудования в процессе монтажа.

2. Основные типы болтов и область их применения

2.1. По конструктивному решению болты подразделяются на следующие типы: изогнутые; с анкерной плитой; составные с анкерной плитой; съемные с анкерным устройством; прямые; с коническим концом.

2.2. По способу установки болты подразделяются на устанавливаемые до бетонирования фундаментов и устанавливаемые на готовые фундаменты или другие конструктивные элементы в просверленные или готовые "колодцы".

Болты изогнутые и с анкерной плитой, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования, приведет на рис. 1.

Рис. 1. Болты, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования

а - изогнутые; б, в, г - с анкерной плитой; д, е - составные с анкерной плитой

Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов в специальные анкерные устройства, заранее предусмотренные в теле фундамента, приведены на рис. 2.

Рис. 2. Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов

а - с плоской анкерной плитой (М12-М48); б - с литой анкерной плитой (М56-М125); в - со сварной анкерной плитой (М56-М100)

Болты изогнутые, устанавливаемые в колодцах, приведены на рис 3.

Рис. 3. Болты, устанавливаемые в "колодцах", заранее предусмотренных в фундаментах

Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые синтетическим клеем (эпоксидным, силоксановым) или с помощью цементно-песчаной смеси методом виброзачеканки, приведены на рис. 4.

Рис. 4. Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов

а - закрепляемые синтетическим клеем (а. с. № 209305); б - закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (а. с. № 419305)

Болты распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые с помощью разжимных цанг или цементно-песчаным раствором способом вибропогружения, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Болты, распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов

а - закрепляемые с помощью разжимной цанги (а. с. № 539170); б, в - закрепляемые цементно-песчаным
раствором способом вибропогружения (а. с. № 737573 и а. с. № 763525)

Распорные дюбели (далее дюбели), устанавливаемые в просверленные скважины строительных элементов (стены, колонны и т.п.) и закрепляемые с помощью распорных устройств, приведены на рис. 6.

Рис. 6. Дюбели распорные, устанавливаемые в просверленные скважины готовых конструкций

2.3. По условиям эксплуатации болты подразделяются на расчетные и конструктивные.

К расчетным относятся болты, воспринимающие нагрузки, возникающие при эксплуатации строительных конструкций или работы оборудования.

К конструктивным относятся болты, предусматриваемые для крепления строительных конструкций и оборудования, устойчивость которых против опрокидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкции или оборудования. Конструктивные болты предназначаются для рихтовки строительных конструкций и оборудования во время их монтажа и для обеспечения стабильной работы конструкций и оборудования во время эксплуатации, а также для предотвращения их случайных смещений.

Уровень динамичности устанавливается в зависимости от типа и характера оборудования.

2.4. Болты для крепления конструкций и оборудования должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ 24379.0 "Болты фундаментные. Общие технические условия" и ГОСТ 24379.1 "Болты фундаментные. Конструкция и размеры".

Классификация болтов в соответствии с указанными стандартами приведена в табл. 1.

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Изогнутые c анкерной плитой

Составные с анкерной плитой

Съемные с анкерным устройством

Изогнутые в колодцах

Прямые на клею и с цементно-песчаной виброзачеканкой

С коническим концом

2.5. Болты изогнутые (см. рис. 1 , а) предназначаются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования в тех случаях, когда высота фундамента не зависит от глубины заделки болтов в бетон.

2.6. Болты с анкерной плитой (см. рис. 1, б, в, г), имеющие меньшую глубину заделки по сравнению с болтами изогнутыми, рекомендуется применять в тех случаях, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон.

2.7. Болты составные с анкерными плитами (см. рис. 1, д, е) применяются в случаях установки оборудования методом поворота или надвижки (например, при монтаже вертикальных цилиндрических аппаратов химической промышленности). В этих случаях муфта и нижняя шпилька с анкерной плитой устанавливается в массив фундамента во время бетонирования, а верхняя шпилька ввертывается в муфту на всю длину резьбы после установки оборудования через отверстия в опорных частях.

Длина ввинчивания шпильки в муфту должна быть не менее 1,6 диаметра резьбы болта.

2.8. Болты изогнутые и с анкерной плитой устанавливаются до бетонирования фундаментов на специальных кондукторных устройствах, строго фиксирующих их проектное положение в процессе бетонирования.

2.9. Болты съемные (см. рис. 2) рекомендуется применить главным образом для крепления тяжелого прокатного, кузнечно-прессового, электротехнического и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в тех случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене.

При установке съемных болтов в массив фундамента закладывается только анкерная арматура (анкерные устройства), а шпилька устанавливается свободно в трубе после устройства фундамента.

2.10. Болты изогнутые, устанавливаемые в "колодцах" готовых фундаментов (см. рис. 3) с последующим замоноличиванием колодца бетоном, рекомендуются для крепления оборудования и строительных конструкций в тех случаях, когда не могут быть установлены болты в просверленные скважины.

2.11. Болты прямые на синтетических клеях (эпоксидном или силоксановом) и закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (см. рис. 4) рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования с уровнем асимметрии цикла r ³ 0,6 - для болтов на синтетических клеях и r ³ 0,8 - для болтов на виброзачеканке.

Болты, закрепляемые с помощью эпоксидного клея, могут эксплуатироваться при расчетной температуре наружного воздуха до минус 40 ° С и при нагреве бетона до 50 ° С, болты, закрепляемые силоксановым клеем, - соответственно до минус 40 ° С и до 100 ° С.

2.12. Болты распорного типа, закрепляемые с помощью разжимной цанги (см. рис. 5, а), и распорные дюбели (см. рис. 6) предназначаются для крепления строительных конструкций и оборудования, испытывающих статические и вибрационные нагрузки ( r ³ 0,9).

2.13. Болты с коническим концом, закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (см. рис. 5, б, в), рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования, за исключением оборудования, вызывающего значительные динамические и ударные нагрузки (кузнечно-прессовое оборудование, прокатные клети, электродвигатели большой мощности и др.).

Примечание. Болты с коническим концом исполнения 2 изготовляются высадкой, исполнения 3 - навинчиванием конической втулки.

2.14. Болты, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов, не допускается применять для крепления несущих колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами, а также для высотных зданий и сооружений, для которых ветровая нагрузка является основной.

Для крепления указанных конструкций допускается применять болты с коническим концом, устанавливаемые способом вибропогружения.

При этом глубина заделки болтов должна быть не менее 20 d .

При мероприятиях, обеспечивающих надежность и долговечность анкеровки (увеличенная глубина заделки, дополнительные анкерующие устройства и т.д.), допускается крепление указанных конструкций болтами других типов, устанавливаемыми в просверленные скважины готовых фундаментов, по согласованию с организацией - разработчиком этих болтов.

2.15. Для крепления технологического оборудования допускается устанавливать в скважинах болты диаметром свыше 48 мм при соответствующем технико-экономическом обосновании и при наличии бурового оборудования.

2.16. Распорные дюбели предназначаются для закрепления главным образом сантехнического, электротехнического и вентиляционного оборудования, а также элементов отделки, облицовки и пр.

Конструкции и размеры распорных дюбелей приведены в прил. 1.

2.17. Дюбели предназначаются для конструктивного закрепления различного мелкого оборудования, а также металлоконструкций, деталей декоративной отделки и других элементов на фундаментах, стенах и других строительных конструкциях из бетона, железобетона и кирпича.

Техническая документация на дюбели разработана ВНИИмонтажспецстроем.

2.18. Узлы крепления болтами с разжимной цангой и распорными дюбелями допускается вводить в эксплуатацию сразу после установки болтов и дюбелей.

3. Расчет болтов

3.1. Нагрузки, действующие на болты, по характеру воздействия подразделяются на статические и динамические. Величина, направление и характер действующих нагрузок от оборудования на болты должны быть указаны в задании на проектирование фундаментов под оборудование.

3.2. Мака сталей расчетных болтов, эксплуатируемых при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 65 ° С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями табл. 2.

Читайте также: