Расчет анкерных болтов и пластин

Пример 8.4. Рассчитать анкерные болты для закрепления базы сквозной внецентренно-сжатой колонны по данным примера 8.3. Болты выполняются из стали марки ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 с расчетным сопротивлением R_ba = 185 МПа = 18,5 кН/см² (см. табл. 8.5).

Максимальное растягивающее усилие в анкерных болтах в базе подкрановой ветви колонны F_{a 1} = 1639,2 кН.

Требуемая площадь нетто анкерных болтов

∑A_{a 1} = F_{a 1}/(R_baγ_c) = 1639,2 / (18,5 · 1) = 88,6 см².

По табл. 8.6 принимаем 4 болта диаметром d_б = 64 мм с площадью сечения нетто одного болта A_bn = 26,4 см².

Общая несущая способность четырех болтов

[ N ] = 4 · 488,4 = 1953,6 кН &gt . F_{a 1} = 1639,2 кН.

Максимальное растягивающее усилие в анкерных болтах в базе наружной ветви колонны F_{a 2} = 468 кН.

Требуемая площадь нетто анкерных болтов

∑A_{a 2} = F_{a 2}/(R_baγ_c) = 468 / (18,5 · 1) = 25,3 см².

Принимаем 2 болта диаметром d_б = 48 мм с площадью сечения нетто одного болта A_bn = 14,72 см².

Таблица 8.5

Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов R_ba

Диаметр болтов, мм	Расчетные сопротивления, МПа, болтов из стали марок
ВСт3кп2 по ГОСТ 380–71** (с 1990г. ГОСТ 535-88)	09Г2С по ГОСТ 19281–73*	10Г2С1 по ГОСТ 19281–73*
12, 16, 20
24, 30
36, 42, 48, 56
64, 72, 80
90,100
110, 125, 140			–

Таблица 8.6

Предельные усилия на растяжение одного фундаментного болта F_nр

Сталь и Fnр	dб , мм
Abn , см2
1,57	2,45	3,52	5,60	8,16	11,20	14,72	20,2	26,4	33,70
ВСт3кп2	Fnр, кН	29,0	45,3	65,1	103,6	160,0	207,2	272,3	373,7	488,4	623,5
09Г2C	Fпр, кН	36,9	57,6	81,0	128,8	183,6	252,0	331,2	454,5	580,8	741,4

Общая несущая способность двух болтов

[ N ] = 2 · 272,3 = 544,6 кН &gt . F_{a 2} = 468 кН.

Анкерные пластины опираются на траверсы и работают как балки на двух опорах, нагруженные усилием в анкерных болтов (рис. 8.10).

Рассчитываем анкерную пластину в базе подкрановой ветви.

Усилие, приходящееся на один болт:

F′_{a 1} = F_{a 1}/ n = 1639,2 / 4 = 409,8 кН.

Изгибающий момент

M_{a 1} = F′_{a 1}(a ₁/2 – f) = 409,8 · (20 / 2 – 5) = 2049 кН·см,

где f = 35 – 80 мм – привязка анкерных болтов.

а) б)

Рис. 8.10. К расчету анкерных пластин:

а – для базы подкрановой ветви . б – для базы наружной ветви

Диаметр отверстия под анкерный болт d _о = d_б + 8 = 64 + 8 = 72 мм.

Анкерная пластина изготавливается из листовой стали.

Ширина пластины составляет:

b_{а 1} = 4 · 72 = 288 мм.

Принимаем b_{а 1} = 300 мм.

Расчетная ширина анкерной пластины с учетом ослабления отверстием под болт

b_{nа 1} = b_{а 1} – d _о = 300 – 72 = 228 мм.

Определяем требуемый момент сопротивления нетто анкерной пластины:

W_{na 1} = M_{a 1}/(R_yγ_с) = 2049 / (23 · 1) = 89,1 см³.

Толщина пластины

Толщина листов более 40 мм не рекомендуется.

Принимаем t_{a 1} = 40 мм и определяем ширину анкерной пластины:

b_{nа 1} = 6 W_{na 1}/ t_{a 1}² = 6 · 89,1 / 4² = 33,4 см.

Выполняем анкерную пластину из листа сечением 340×40 мм.

Рассчитываем анкерную пластину в базе наружной ветви.

Усилие, приходящееся на один болт:

F′_{a 2}= F_{a 2}/ n = 488,4 / 2 = 244,2 кН.

Изгибающий момент

M_{a 2} = F′_{a 2}a ₂/4 = 244,2 · 30 / 4 = 1831,5 кН·см.

Диаметр отверстия под анкерный болт d _о = d_б + 8 = 48 + 8 = 56 мм.

Ширина пластины

b_{а 2} = 4 · 56 = 224 мм.

Принимаем b_{а 2} = 240 мм. Расчетная ширина анкерной пластины

b_{nа 2} = b_{а 2} – d _о = 240 – 56 = 184 мм.

Определяем требуемый момент сопротивления нетто анкерной пластины:

W_{na 2} = M_{a 2}/(R_yγ_с) = 1831,5 / (23 · 1) = 79,63 см³.

Толщина пластины

Принимаем t_{a 2} = 40 мм и определяем ширину анкерной пластины:

b_{nа 2} = 6 W_{na 2}/ t_{a 2}² = 6 · 79,63 / 4² = 29,86 см.

Выполняем анкерную пластину из листа сечением 300×40 мм.

Рис. 8.11. Крепление связевых колон на фундаменте

В том случае, когда отрыв базы колонны от фундамента невозможен или отрывающее усилие невелико, анкерные болты ставятся в зависимости от мощности колонны конструктивно (2 болта d_б = 20 – 30 мм), толщина анкерной пластины принимается минимальной t_а = 20 мм.

Подкрановые связи между колоннами передают на фундамент горизонтальные силы от продольного торможения мостовых кранов и ветровой нагрузки на торец здания. Опорные плиты баз, к которым крепятся эти свя-зи, привариваются к специальным швеллерам, заделанным в фундамент (рис. 8.11).

При проектировании базы для безвыверочного монтажа толщина опорной плиты должна быть на 2 – 3 мм больше полученной по расчету (для выполнения фрезеровки).

Базы колонн после установки в проектное положение обетонируются.