Расчет нагрузки на крепление к стене
Обновлено: 03.05.2024
Расчет анкера в кирпичной стене на выдергивание при реконструкции
химические анкера для кладки - самое то! применял и применяю. Распорные для кирпича ИМХО это ненадежно.
p.s. Справедливости ради помимо Хилти есть еще и другие фирмы, Fischer например тоже производит качественный крепеж.
__________________всё гениальное - просто
уже не такой малограмный
Оренбург обл В скаченой программе в качестве материала основы нет "кирпичной кладки" отсюда и мои мысли о невозможности использовать данные анкера. Хорошо что я ошибался.А есть ли таблица с нагрузками на анкера для упрощенных расчетов? *Stalingrad* вообще-то вся информация есть на сайте производителей. нашел один документик для кирпича прилагаю __________________
всё гениальное - просто
уже не такой малограмный
Оренбург обл СПАСИБО ЛЮДИ ДОБРЫЕДоброго времени суток всем. Скачал программу предоставленную Питоном по расчету анкеров Хилти PROFIS Ancor. Ситуация следующая:
- необходимо рассчитать 2 анкера, установленные вертикально воспринимаю нагрузку от кронштейна, представляющего собой согнутый уголок(изгибающим моментом думаю пренебречь и не учитыввать выдергивающие нагрузки на анкер), на который опираются несколько трубопроводов. Нагрузка от трубопроводов различная - буду проверять в нескольких местах. По совету вышеотписавшихся пользователей принял анкер типоразмера HLC M10.
Как в программе установить условия кирпичной стены?. Я так понимаю "воздействовать" на анкер будет кромка уголка, толщина которого 4 мм 50х50х4 ГОСТ 8509-93. Помогите с этим вопросом, мб я где-то ошибаюсь. Заранее спасибо.
уже не такой малограмный
Оренбург обл 2 года назад нельзя было в Проге поставить "кирпичную кладку"| изгибающим моментом думаю пренебречь и не учитыввать выдергивающие нагрузки на анкер |
и принимаете наименьшую несущую способность.
Я у дилеров взяд книгу "HILTI. Руководство по анкерному крепежу" теперь обхожусь без программы. Представитили HILTI вообще выразили готовность провести ряд испытаний по несущей способности при покупке их анкеров Добрый день. Столкнулся с той же проблемой. Тот же козырек с работой на выдергивание(900 кг) в кирпичной кладке. Как -то мне тож кажется что химический анкер само то, но нужен же конкретный расчет со ссылкой на реальные документы, причем расчет на вычергивание, срез болта и на вырыв самого кирпича(конус), а то свои представления к делу не подошьешь. В руководстве хилти, равно как и в программе-расчет только с базовым материалом бетон и бетон с трещинами, а кирпича нет.
«HECO-Schrauben» утверждают, что их шурупы по бетону и анкера прекрасно держатся в кирпиче.
Был на их семинаре в С-Пб в прошлом году. Немец рассказывал убедительно
Правда, та же беда, что и с хилти и остальными - нет сертификата РФ-ии на применение в кирпиче. Если память не изменяет, немец говорил, что в Германии эта сертификация у них есть.
Как правильно сделать расчет анкерного болта
Анкерный болт, клиновой анкер, рамный анкер - это эффективные крепёжные изделия, которые должны прочно закрепляться в несущем основании и удерживать прикрепляемую конструкцию.
Для быстрого перехода на крепеж анкерной техники указываем доп.ссылки здесь:
клиновой анкер, анкерный болт, с гайкой и крюком, рамный анкер
Применение анкерного болта и возможные разрушения при эксплуатации
Вот только несколько примеров применения анкеров:
- установка металлической обрешётки или других конструкций к бетонной кирпичной поверхности
- монтаж различных элементов к стене, которая представляет из себя сэндвич из нескольких по своей структуре и плотности оснований
- надежное крепление конструкций, на которые подразумевается воздействие как на скручивание, так и на вырывание
Подбирая тип и размер анкера, надо учитывать следующие факторы: характеристики несущей поверхности и ожидаемые нагрузки
В первом случае возможны такие разрушения, когда анкер выдергивается вместе с куском стены из-за её хрупкости. Следовательно, при монтаже надо подбирать достаточно длинный анкерный болт, который нанизывает на себя длину хрупкого материала и прочно зафиксируется в плотном (бетон, кирпич).
Например, нередко, вбив клиновой анкер на треть его длины в твердую рабочую поверхность, две третьи способны держать нагрузку от прикрепляемой конструкции (из газобетона, древесины). В то же время анкерный болт не имеет свободной длины и применяется для фиксирования, например, металлических листов до 5 мм, которые уже сами по себе создают большую нагрузку из-за удельного веса материала.
Таблица для расчета клинового анкера, где учитывается толщина прикрепляемого элемента и необходимая глубина анкеровки, при которой крепёж будет выдерживать соответствующую вырывающую силу приведена ниже статьи.
Определение вырывающего усилия (почему дюбель не держится в стене)
Когда мы вешаем на стену любой груз, будь то пластиковая рамка с фотографией, вешалка для одежды или накопительный водонагреватель, то такой груз неизменно создает вырывающее усилие и потому неправильно закрепленная вешалка или водонагреватель в результате этого вполне могут оказаться не на стене, а на полу. Почему же это происходит? Если уж предмет весит например 100 кг, то и одно крепление должно выдерживать срезающее усилие 100 кг и все дела, но не все так просто.
Дело в том, что любой из вышеперечисленных нами предметов имеет некий объем. Это означает, что у такого предмета есть свой центр тяжести, таким образом объемную нагрузку от этого предмета можно свести к сосредоточенной, приложенной в центре тяжести. И если обеспечить опору этому предмету непосредственно под центром тяжести, то этот предмет никуда не денется.
Например, если накопительный водонагреватель положить на пол, то он будет лежать, при этом с точки зрения теоретической механики пол вполне можно заменить другой сосредоточенной силой, направленной противоположно действующей нагрузке, сосредоточенной в центре тяжести и равной по значению. Водонагреватель по прежнему будет находиться в состоянии равновесия, как то и завещал нам Ньютон.
А вот если мы подвесим этот самый водонагреватель на стену, то как ни странно на крепления водонагревателя будут действовать дополнительные силы и зависесть значение этих сил будет не только от расстояния между центром тяжести и стеной, но и от расстояния между нижней и верхней опорой водонагревателя.
Попробуем разобраться в этом на следующем примере: у нас имеется накопительный водонагреватель на 80 литров воды и с собственным весом 20 кг. Центр тяжести водонагревателя расположен на расстоянии 10 см по горизонтали от стены (для упрощения расчетов). Соответственно максимальная нагрузка, возникающая при заполнении бака составит примерно 100 кг и она может рассматриваться как приложенная к центру тяжести водонагревателя на расстоянии 10 см от стены. При этом расстояние между креплениями водонагревателя составляет 40 см. Визуально это будет выглядеть примерно так:
Рисунок 421.1. Расчетная схема для определения вырывающих усилий для накопительного водонагревателя
На рисунке 421.а) показаны основные геометрические параметры для рассматриваемого водонагревателя. Такой водонагреватель ничто не мешает нам рассматривать как консольную балку, показанную на рисунке 421.б). В такой консольной балке кроме вертикальной опорной реакции, в данном случае не рассматриваемой (условно вертикальные реакции на нижней и верхней опорах можно принять по 50 кг), на опоре будет возникать изгибающий момент, эпюра которого показана на рисунке 421.в). Ну а любой изгибающий момент можно рассматривать как пару сил, да и в данном случае это будет более правильно, так как нету у нас никакой консольной балки, а есть водонагреватель, прикрепленный к стене сверху и снизу (рисунок 421.г)).
Так как в рассматриваемом нами случае расстояние между верхним и нижним креплениями составляет 40 см, то значение горизонтальных опорных реакций составит в итоге по 25 кг. Причем как видно из рисунка 421.г) направлены эти реакции в противоположные стороны, т.е. сумма сил, действующих вдоль оси х, равна нулю, а значит условия равновесия системы выполняются. А разные направления опорных горизонтальных реакций означают, что на верхней опоре возникает растягивающее усилие, т.е. сила 25 кг пытается вырвать анкер или дюбель из стены. А на нижней опоре - сжимающее усилие, больших проблем для анкере или дюбеля как правило не создающее (тем не менее если конструкция крепления такова, что длина стержня, выступающего из стены. является значительной по отношению к диаметру или параметрам поперечного сечения, то его нужно дополнительно проверить на устойчивость)
Между тем, если тот же самый водонагреватель общим весом 100 кг будет иметь расстояние по горизонтали от центра тяжести до стены 20 см, при этом расстояние между верхним и нижним креплением будет тоже 20 см, то путем несложных математических вычислений мы определим, что значение горизонтальных опорных реакций составит уже по 100 кг, т.е. уже в 4 раза больше. Вот такие они - хитрости сопромата.
Примечание: подобные расчетные предпосылки можно применять для любых предметов. Например, любую дверь, навешиваемую с помощью двух навесов, также можно рассматривать как предмет с верхней и нижней опорой, имеющий центр тяжести с некоторым расстоянием по горизонтали от опор. Вот только при расчете дверей следует учитывать, что нагрузка может быть и динамической.
На этом пока все.
Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630
Здравствуйте,к сожалению не знаю вашего имени отчества. Подскажите пожалуйста, у меня горизонтальное расположение бойлера. Я сделал все замеры и посчитал. У меня бетонная стена 15 см. До сейчашнпго момента висел успешно висел бойлер на 50 литров. Сейчас меняю на 80 л. Висел он на двух анкерных болтах с крюком. М 10 и 7 см длина. Решил повешать на такие же. Но при просверливания стены оказалось что через 6 си там полость в 2 - 3 см потом снова стена. И получается что анкеры держатся только вот за эти 6 см стены. Вот у меня и есть сомнения что стена не выдержит 110 кг. Думаю что что-то основательнее нужно.
Мои расчеты. h-46 Q-110 l-35. M- 3850кгс см, R - 3850/46=83,69кг.
Александр. Расчеты здесь приводить не буду, но в целом 6 см бетонной стены - это еще очень неплохой вариант и два анкерных болта должны нагрузку выдерживать с хорошим запасом.
Скажу больше, у меня бойлер на 80 литров висит на шлакоблоках с толщиной стенки 2 см (плитку и клей не учитываю, так как вешал по свежеуложенной плитке). Правда бойлер вертикальный, но все-таки.
11-02-2019: АлександрНизкий вам поклон!Большое спасибо!
22-10-2020: АлександрПочему при увеличении плеча, в два раза вы пишете что нагрузка увеличивается в 4 раза?
22-10-2020: Доктор ЛомПотому, что вы невнимательно читаете или не совсем понимаете, что тут написано. Если не совсем понятно, то это мой косяк. Поясняю. Рассматривается не только увеличение расстояния ц.т. от стены в 2 раза, но и уменьшение расстояния между анкерами, в 2 раза.
Здравствуйте! Я правильно понимаю, что расположение центра тяжести по вертикали не имеет значения? Если надо посчитать вырывающее усилие для уголка стального с одним креплением посередине. h будет расстояние от крепежа до нижнего края уголка?
Да, вы правильно понимаете.
Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).
Допустимые нагрузки на крепеж
При расчете нагрузок крепежа нужно рассчитывать два фактора:
- Величина нагрузок. Единицей нагрузки является килоньютон (kN). Что такое kN? 1kN соответствует массе примерно в 100 кг, а 1Н примерно равен 0,1 кг.
- Направление воздействия нагрузок
Нагрузка, возникающая при монтаже, может означать растягивающую силу (N), силу, работающую на срез(V), или силу сжатия (N). Обычно на крепеж направлена нагрузка суммы этих сил.
Для гарантии безопасности монтажа, без сомнения, необходимо соблюдать допустимую нагрузку. Допустимые значения рассчитываются с учетом коэффициента безопасности, различного для каждого крепежа. Для всех видов крепежа определена допустимая нагрузка растяжения и, если необходимо, допустимая нагрузка среза. Ели нагрузки для определенных материалов или монтажа основаны на Европейском Техническом Одобрении ETA — это указано.
Типы нагрузок
В зависимости от зон крепления, на узел могут воздействовать помимо статической нагрузки и переменные нагрузки, колебания, сейсмические нагрузки или быстродействующие ударные нагрузки большой силы. Таким динамическим нагрузкам подвержены, например, крепления перил, промышленных механизмов, кранов и различных антенн, а также крепления мачт.
Расчет допустимых нагрузок на крепеж
Особенности закрепления любых конструкций определяются тремя основными элементами:
- - основание (материал, в который производится закрепление);
- - закрепляемый элемент (что закрепляется);
- - крепёжный элемент (чем закрепляется).
Вместе они образуют устойчивую к нагрузкам и воздействию внешней среды крепежную систему.
- - К какому материалу проводится закрепление?
- - Что будет закрепляться к основанию?
Дополнительная уточняющая информация об особенностях среды в месте закрепления, о нагрузках и особенностях внешнего вида монтируемой конструкции помогает выбрать несколько, а иногда и единственно применимый в данном случае типоразмер крепежного элемента.
Прежде всего, особенности монтажа обуславливаются спецификой материала, в который производится закрепление – т.е. характеристиками материала основания.
Материалы, которые чаще всего используются в качестве основания при закреплении различных конструкций, можно объединить в следующие группы (по убыванию прочности):
| Группа | Вид | Подвид |
|---|---|---|
| Бетон | Тяжелый бетон | |
| Легкий бетон | ||
| Строительный камень | Плотный камень | |
| Пористый камень | ||
| Кирпич | Кирпич с плотной структурой | Полнотелый |
| Пустотелый | ||
| Кирпич с пористой структурой | Полнотелый | |
| Пустотелый | ||
| Металл | Стальные конструкции | |
| Алюминиевые конструкции | ||
| Прочие металлические конструкции | ||
| Дерево | Деревянные конструкции | |
| Пластмасса | Пластиковые конструкции | |
| Композитные панели и плиты> | Гипсокартонные конструкции | |
| Древесно-стружечные/волоконные плиты | ||
| Фиброцементные плиты |
N – нагрузка на вырывание крепежной детали (тяговая сила),
T – нагрузка на срез (поперечная сила),
M – изгибающий момент.
a – краевое расстояние (от оси крепежного элемента от края базового материала),
s – осевое расстояние (между осями крепежных элементов),
D – диаметр отверстия под крепление,
L – длина крепежного элемента,
t – толщина прикрепляемого изделия (полезная длина),
hm – толщина базового материала,
h – глубина сверления отверстия по анкеровку,
ha – глубина анкеровки.
Приведенные на рисунке направления действия сил не охватывает все возможных случаев, т.к. чаще всего возникает сочетание действия вырывающей и срезающей сил, равнодействующей которых является угловая сила.
В технический условиях на применение анкеров и дюбелей или в технических каталогах приводятся разрушающие нагрузки и(или) допустимые нагрузки. Их определяют на основе специальных испытаний на разрушение крепления каждого типа и размера анкера (дюбеля) в тех или иных базовых материалах. Причем чем мощнее исследовательская база производителя, чем серьезней подход к определению нагрузок, тем надежнее крепление, смонтированное на базе анкеров и дюбелей данного производителя.
Силы, действующие на крепеж несущих конструкций характеризуются величиной, направлением, точкой приложения, постоянством или непостоянством во времени.
Виды и причины разрушений
- Самый распространенный случай отказа крепежа – облом основы анкерного крепления.
Причинами облома могут быть:
- слишком высокая тяговая нагрузка N, превышающая
- недостаточная прочность основного материала для заданной нагрузки;
- недостаточная глубина анкеровки hm.
- Разрушение (растрескивание) базового материала. Возможные причины:
- неправильно рассчитаны или не выдержаны при монтаже краевые (a) или осевые (s) расстояния;
- малы размеры базовой детали;
- неправильная ориентация распорных элементов,
- слишком высокое распорное давление.
Крепление многих анкеров и дюбелей осуществляется за счет трения распорной части о стенки отверстия в основном материале. Высокая сила трения обеспечивается большими усилиями прижима распорной части к стенкам отверстия. Однако, это давление создает в зоне анкера напряженную область в основном материале, а при установке нескольких анкеров (дюбелей) на малом расстоянии друг от друга эти зоны перекрываются. Дополнительные напряжения при превышении пределов прочности базового материала вызывают его разрушение (растрескивание). Поэтому при проектировании крепления (особенно тяжело нагруженного) необходимо обязательно учитывать расстояния до края базового материала (угла стены, края плиты перекрытия и т.п.), а при групповой установке и расстояния между креплениями.
Вытягивание (вырыв)крепежной детали из основного материала – еще один случай отказа крепления
- неправильно выбран вид крепежного элемента или его типоразмер – который не соответствует величине и характеру прилагаемой нагрузки или базовому материалу;
- не соблюдены требования и рекомендации по установке крепежа – например, отверстие имеет больший, чем требуется, диаметр.
- Облом анкера (разрыв, срез или излом)
- недостаточная прочность крепежа для приложенной нагрузки;
- при эксплуатации была приложена нагрузка выше допустимой расчетной.
Надо сказать, что этот случай отказа крепежа сравнительно редок. Дело в том, что прочность стального анкера обычно выше прочности базового материала, да и сила трения при анкеровке меньше усилия разрыва анкера. Поэтому вероятность возникновения такого случая меньше, чем одного из предыдущих.
Расчет на вырыв анкерной техники
Подбирая тип и размер анкера, необходимо учитывать несущую поверхность основания (бетон например) и ожидаемые нагрузки.
Область применения анкерной техники: установка колонн, балки, светопрозрачных конструкций, шумо- и ветрозащитные экраны, барьерные ограждения, динамические нагрузки, бетон с трещинами (растянутая зона), ферм.
Базовый материал: газобетонные блоки. пустотелый кирпич, пенобетонный блоки, ячеистый бетон, кирпич полнотелый, бетон, натуральный камень, бетон с трещинами (растянутая зона), влажный бетон.
Рис 2 - испытания клеевого анкера (химия)
Защита от коррозии и долговечность конструкций:
1) Гальваническое покрытие - нанесение слоя цинка 5-10 мкм электрохимическим способом. Срок службы 50 лет в неагрессивной среде, сухом влажностном режиме внутри помещения.
2) Горячее цинкование - термомеханическое покрытие цинком 40-60 мкм. Срок службы 50 лет в слабоагрессивной среде, нормальном влажностном режиме.
Закупку стали С235, С245 производить именно по ГОСТ 27772-88 "Прокат для строительных стальных конструкций". От содержания кремния и фосфора зависит толщина покрытия. Для получения покрытия 100-200 мкм необходима сталь С245 по
ГОСТ 27772-88 + предварительная обработка (зачистка сварных швов,
заусенцов и тп). Сталь С235 дает покрытие до 100 мкм.
3) Нержавеющая сталь А2 - срок службы 50 лет слабоагрессивной среде, в нормальном влажностном режиме.
4) Нержавеющая сталь А4 - срок службы 50 лет среднеагрессивной среде, во влажном режиме.
5) Термодиффузионное цинкование (покрытие HARP например) - специальное цинковое покрытие > 12 мкм. Срок службы 50 лет в среднеагрессивной среде, во влажном режиме.
От представителя завода:
- 16-20 мкм для резьбовых соединений
- выше 20 - до 40 мкм - для деталей без резьбы
Письмо ФГУ "ФЦС" о применении крепежных изделий в зависимости от условий окружающей среды, 2011 г. (запрос от компании Elementa). Ответ ниже.
Для крепления строительных материалов к наружным конструкциям зданий и сооружений, в том числе в навесных фасадных системах, могут применяться стальные анкеры и анкерные дюбели с распорным элементом из:
- углеродистой стали с защитным горячеоцинкованным покрытием, толщиной не менее 45мкм или коррозионной стали А2 - в слабоагрессивной среде и сухой или нормальной зонах влажности.
- коррозионностойкой стали А4 - в среднеагрессивной среде и влажной зоне влажности.
- коррозионностойкой стали А5 (повышенной коррозионной стойкости) - в сильноагрессивной среде и влажной зоне влажности.
В среднеагрессивной среде и влажной зоне, допускается применять анкерные дюбели с распорным элементом из углеродистой стали с защитным горячеоцинкованным покрытием, толщиной не менее 45 мкм, если после монтажа узла крепления, головка распорного элемента будет защищена от влаги покрытием лакокрасочными материалами II и III групп, согласно СНиП 3.04.03-85, СНиП 2.03.11-85, ГОСТ 9.402-2204.
Применение в наружных конструкциях анкерных дюбелей с распорным элементом из углеродистой стали с защитным электроцинковым покрытием, не допускается.
Зона влажности и степень агрессивности воздействия окружающей среды определяются заказчиком по конкретному объекту строительства с учетом СНиП 23-02-2003 (СП 106.13330.2012 "Тепловая защита зданий") и СНиП 2.03.11-85.
Рис 3 - кронштейн с маркировкой размеров, нагрузки, вырыва анкера
P = 4500 Ньютон - весовая нагрузка
K = 0,080 метров - расстояние от отверстия до низа кронштейна (до точки кручения)
L = 0,165 метров - расстояние от основания кронштейна до оси болтового соединения
V = 2500 Ньютон - ветровая нагрузка
R - расчетное сопротивление анкерного крепления, кН
М - момент, Н*м
М = L * (P/2) = 0,165 * (4500/2) = 372 Н*м
Почему 4500/2, потому что два анкера. Нам необходимо найти вырывающую нагрузку на один анкер.
V = 2500/2 = 1250 Н - ветровая нагрузка на один анкер
Rр = M/K = 372/0,080 = 4650 Н - вырыв анкера от весовой нагрузки
R = Rp + V = 4650 + 1250 = 5900 Н = 5,9кН = 0,590 тс- нагрузка на вырыв на один анкер
Статья дана для сведения.
Механические испытания резьбовой шпильки
Механические испытания резьбовой шпильки M12:
1) класс прочности 8.8 (800МПа предел прочности, 640МПа предел текучести), оцинкованная - max 80кН = 8тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).
R = 80 / m = 80 / 3 = 26,7 кН- max расчетная нагрузка
2) А2-70 (А4-70), нерж., глубина анкеровки 110мм. - max 60кН = 6тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).
R = 60 / m = 60 / 3 = 20 кН- max расчетная нагрузка
Коэффициент надежности по материалу m=3 - для стальных и химических анкеров.
Коэффициент надежности по материалу m=5 - для фасадных анкеров.
Согласно ГОСТ Р ИСО 3506-1 2009 "Механические свойства крепежных изделий из коррозионно-стойкой нержавеющей стали"
А2-70 - класс стали Аустенитная, марка стали А2, класс прочности 70 (холоднодеформированная с пределом прочности 700МПа = 700Н/мм2)
А2-80 - класс стали Аустенитная, марка стали А2, класс прочности 80 (высокопрочная с пределом прочности 800МПа = 800Н/мм2)
R (кН) - расчетное сопротивление анкерного крепления
Шпилька М12 А2-70 (А4-70) после приложенной нагрузки более 60кН.
Установка анкера в бетон
Натурные испытания шпильки М14 А2-70
Механические испытания резьбовой шпильки M14:
1) А2-70 (А4-70), нерж., глубина анкеровки 120мм. - max 75,9кН = 7,57тс (прикладываемая (нормативная) нагрузка).
R = 24,9 кН- max расчетная нагрузка, разрушение по бетону, выход по конусу
Коэффициент надежности по материалу m=3 - для стальных и химических анкеров.
Коэффициент надежности по материалу m=5 - для фасадных анкеров.
Методика расчета сопротивления анкерного крепления R, кН, по результатам натурных испытания анкерных креплений определяется по формуле
N - среднее значение нагрузки
t - коэффициент, соответствующий нижней границе несущей способности анкера с обеспеченностью 0,95 при достоверности 90%
Прочность кронштейна
шайба с рифлением внутренней поверхности, входящим в зацепление с рифлением кронштейна; обеспечивают фиксацию болтового соединения от сдвига в горизонтальной плоскости .
Кронштейн системный, ветровой (алюминий)
Расчет кронштейна на прочность
На рисунке 3 представлен стальной кронштейн высотой 220 мм., шириной 272 мм.
Марка стали С245: на растяжение, сжатие, изгиб (предел текучести) Ry = 235 МПа (таблица В5, СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции")
Сварной шов: расчетное сопротивление угловых сварных швов срезу (условному) по металлу шва Rwf = 180 МПа. (таблица Г2, СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции"). Катет шва 6мм. Тип шва Т3.
Нагрузки P1=5600 Н - весовая нагрузка
Нагрузки P2=7800 Н - ветровая нагрузка
Момент инерции пластин по оси Y (рис 3) найдем в графической программе, он составит Iy=1064,8 см^4
Момент инерции сварных швов по оси Y найдем в графической программе, он составит Iy=1419,7 см^4
Максимальный изгибающий момент (рис. 2)
Мy=5600 Н*0,151 м = округляем 850 Нм
Рис 2 - стальной кронштейн, вид сбоку
Момент сопротивления пластин
Wy=Iy/h1 = 1064,8 см^4 / 11 см = 96,8 см^3
Проверяем условие прочности кронштейна
Gmax = My/Wy + P2/F = 850 Н*м / 9,68*10^-5 м^3 + 7800Н / 0,00264 м^2 = 8780992 Па + 2954545 Па = 11735537 = 11,74 МПа < Ry
Условие прочности кронштейна (его растяжение, сжатие и изгиб) выполняется. Необходима также проверка основания кронштейна (лучше выполнять в программном комплексе)
Площадь сечения пластин
F=6*220*2=2640 мм^2 = 0,002640 м^2
Рис 3 - момент сопротивления стальных пластин
Момент сопротивления сечения сварного шва относительно оси изгиба
Wy=Iy/h1 = 1419,7 см^4 / 11см = 129 см^3
Рис 4 - момент сопротивления сварных швов
Проверяем максимальное напряжение, приходящиеся на сварное соединение
Gmax = My/Wy + P2/Fшва = 850 Н*м / 12,9*10^-5 м^3 + 7800Н / 0,00352 м^2 = 6589147 Па + 2215909 Па = 8805057 = 9 МПа < Rwf
Площадь сечения сварного шва 6мм. по центру тяжести (получается 4мм.)
Fшва=4*220*4=3520 мм^2 = 0,003520 м^2
Условие прочности сварного шва (его растяжение, сжатие и изгиб) выполняется
Проверяем вырывающие усилие на анкера (см. рис.2)
N(My) = My/0,18м = 4722 Н
180мм. = 0,18м. - расстояние от точки вращения до анкера
N(общ.) = N(Му)+N = 4722 + 7800 = 12530 Н
На один анкер N(общ)/2 = 12530/2 = 6265 Н = 6,3 кН
Проверяем срез 2-ух болтов (смятие стенки стойки) по одной площадке, (в данном случаи будет 4 плоскости среза у двух болтов)
Nболта = корень ( (7800Н/4)^2 + (5600H/4)^2 = корень (3802500 + 1960000) = 2401 Н
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 .
Формулы пособия по анкерным болтам
Все (почти) формулы и таблицы пособия по проектированию анкерных болтов. В отличие от других многочисленных excel-калькуляторов, этот не привязан к конкретной задаче, а прежде всего призван облегчить и минимизировать ошибки ручного расчета при работе с текстом документа. Таким образом, проектировщик сам контролирует объем и ход вычислений.
Ввод исходных данных - в серых ячейках, текстовых примечаний - в длинных серых ячейках, на всякий случай остальные ячейки заблокированы. Промежуточные данные и вычисления бледным текстом, итоговый результат - в цветных ячейках. Исходные данные можно вводить в любых единицах, все автоматически переводится в кг и см, в них же выдаются результаты. Без проблем вставлял листы с вычислениями в текст расчетных записок для экспертизы - хоть скрином, хоть копированием ячеек. Для оформительских нужд, оставлена возможность форматирования ячеек, строк и столбцов.
версия 1.01 - обновил из-за некорректной работы выпадающих списков в некоторых версиях Excel
версия 1.02 - увеличил в формуле (3) количество болтов до 55. И исправил ошибку в ней же
Читайте также: