Пособие анкерные болты: ( 2.09.03) 31-4.2000 |

Пособие по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования (к снип 2.09.03) (31293)

Как правило поверхность, на которую устанавливаются стенки домов и другие объекты, требующие жесткое основание является фундамент из бетона. Места соединений и стыков верхушки фундамента и стен обычно усиливается раствором из песка и цемента. Такой прочности не достаточно, поэтому ее усиливают. К примеру регионы с высокой сейсмической активностью точки соединений, так же как и блоки ФБС, усиливают между собой специализированным метизом — анкерным фундаментным болтом.

Фундаментные метизы

Анкерный болт с гайкой – вес, размеры: что говорит нам ГОСТ?

Так как все крепежные элементы – сложные монтажные изделия, то все они имеют соответствующую техническую документацию. Именно из таких документов мы и можем узнать в случае необходимости технические параметры. К примеру, выбирая тот или иной крепеж, мы хотим знать, выдержит ли анкерное крепление вес в 100 килограммов или нет. Благодаря тому, что имеется документация, мы получим ответ на наш вопрос.

Самый маленький анкер, размеры которого 5×6,5×18 мм, согласно заявленным характеристикам изготовителя, способен выдержать нагрузку на вырывание до 800 кгс.

Для того, чтоб было понятней, кгс – это обозначение килограмм/силы, где в расчет берется масса в один килограмм и сила, с которой этот килограмм оказывает давление на весы. Дальше вычисления совсем просты, 1 кгс равен примерно одному килограмму любого предмета, исходя из этого, такой анкер выдержит изделие весом в 800 килограмм.

Также абсолютно любой болт имеет соответствующий ГОСТ, который и делит все крепежные конструкции на разновидности по способности выдерживать определенную нагрузку, величине и диаметру крепежного элемента. На больших строительных площадках такая документация помогает при выборе элементов крепления и закупке соответствующего материала.

Причины разрушения анкерных болтов

Три рассмотренных принципа влияют на стойкое удержание анкерного болта в основании конструкции для соединения общих деталей. Но, в некоторых случаях происходит разрушение части анкерного крепежа конструктивных форм. Вот некоторые причины вызывающие разрушение анкерного болта:

• вылет болта из основания (сохранение основа и детали),
•  срез анкерного болта (не устойчивость при крепеже),
•  механическое нарушение (дистанционный монтаж),
•  неточность анкерного крепежа (общий вес нагрузки на основание),
•  покрытие анкера (коррозия металла фрагментов болта),
•  не соответствие температур (плавление анкерного соединения).

Для бетонных конструкций учитываются: марка бетона, размер анкерного болта, коэффициент. За свою эффективность в строительно-монтажных работах анкерный болт hilti используется очень часто.

Как правильно установить анкерный болт с гайкой — пошаговая схема

Шаг 1: Диаметр отверстия под анкер

Перед тем, как высверлить отверстие под крепление, необходимо подобрать бур по бетону для перфоратора нужного диаметра. В этом случае в первую очередь руководствуйтесь размерами вашего крепления. Ни в коем случае не рекомендуется рассверливать отверстие, если втулка в него не входит. Лучше пройтись сверлом того же диаметра еще раз, и отверстие станет немного больше. Если рассверлить место крепежа сверлом большего диаметра, втулка может свободно в нем «гулять», при этом распорный механизм попросту не сможет выполнять удерживающие функции.

Шаг 2: Очистка места крепления от мусора

Не секрет, что после сверления в готовом отверстии остается мусор после работы перфоратором. Как раз эти крошки и пыль создают помеху при установке болта на место монтажа. Особенно трудно установить в неочищенное отверстие двухраспорный механизм, такой крепеж имеет втулку, которая немного шире обычной. Поэтому перед установкой качественно прочистите отверстие, в случае необходимости используйте строительный или бытовой пылесос.

Шаг 3: Правильная установка тяжелых элементов

После того, как вы вставили болт в отверстие, не спешите монтировать ваше устройство, при этом закручивать гайки, есть более практичное решение. После установки анкера, не навешивая изделие, затяните гаечным ключом болт до отказа. Затяжку нужно проводить до тех пор, пока шпилька не разопрет втулку, и крепление, так сказать, примет рабочий режим. После этого можно отдать гайку и на шпильки, которые уже прочно держатся в посадочном отверстии, установить прибор, и спокойно зажать его гайками.

Источник

Как правильно сделать расчет анкерного болта

База является опорной частью колонны, служит для передачи и распределения сосредоточенного усилия от стержня по определенной площади фундамента, а также обеспечивает закрепление нижнего конца колонны в фундаменте в соответствии с принятой расчетной схемой. База закрепляется с фиксацией проектного положения колонны на фундаменте анкерными болтами.

Размеры опорной плиты в базах внецентренно-сжатых колонн назначаются из расчета ее на нагрузку от отпора фундамента. Наибольшее сжимающее напряжение под плитой определяется от нормальной силы N

и изгибающего момента M

.

Анкерные болты подлежат расчету от специальной комбинации усилий N

и M

, вызывающих максимальное растягивающее усилие в анкерных болтах; постоянные нагрузки при этом определяются с коэффициентом надежности по нагрузке равным
γf
= 0,9, так как они разгружают анкерные болты, прижимая опорную плиту базы колонны к фундаменту. Диаметры анкеров рекомендуется принимать до 76 мм, так как более толстые болты сложны в изготовлении.

Анкерные болты выносятся за опорную плиту, чтобы во время монтажа колонну можно было двигать во все стороны (примерно на 20 мм), устанавливая по оси. Они работают на выдергивание и закрепляются в фундаменте за счет сцепления их с бетоном (чем определяется глубина заделки болта) или с помощью опорных шайб, воспринимающих давление бетона по площади шайбы.

Анкерная пластина принимается толщиной 20 – 40 мм и шириной, равной не менее четырем диаметрам отверстий под болты.

Для сплошных и легких сквозных колонн при ее ширине до 1 м применяют общие базы, если ширина сквозной колонны более 1 м устраивают базы раздельными под каждую ветвь колонны, рассчитывают такие базы аналогично базам центрально-сжатых колонн.

При сравнительно небольших расчетных усилиях в ветвях колонны (до 4000 – 5000 кН) применяются базы с траверсами, передающими усилие от стержня колонны через сварные швы на плиту, опирающуюся непосредственно на фундамент. Для более равномерной передачи давления жесткость плиты при необходимости может быть увеличена постановкой дополнительных ребер и диафрагм.

СНиП 2.09.03-85 стр.11 Приложение 2. Анкерные болты для крепления конструкций и оборудования. Таблица 1. Таблица 2. Таблица 3.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

АНКЕРНЫЕ БОЛТЫ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ

1. Анкерные болты (далее — болты) для крепления строительных конструкций и оборудования к бетонным и железобетонным элементам (фундаментам, силовым полам, стенам и т.п.) следует применять при расчетной температуре наружного воздуха до минус 65 °С включ.

Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 2. 01.01.-82.

2. При нагреве бетона конструкций свыше 50 °С, в которые заделываются болты, в расчетах должно учитываться влияние температуры на прочностные характеристики материала конструкций, болтов, подливок, клеевых составов и т.п.

Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.

3. Болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды и повышенной влажности, следует проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 2.03.11-85.

4. При наличии соответствующего обоснования допускается применение других способов закрепления оборудования на фундаментах (например, на виброгасителях, клею и др.).

5. По конструктивному решению болты могут быть с отгибом, с анкерной плитой, прямые и конические (распорные) (табл. 1).

По способу установки болты подразделяются на устанавливаемые до бетонирования элементов, в которые они заделываются (с отгибом и с анкерной плитой), и на готовые элементы, устанавливаемые в просверленные скважины (прямые и конические).

Прямые болты в скважинах закрепляются с помощью синтетического клея или виброзачеканки, а конические — с помощью разжимных цанг или цементно-песчаных смесей.

По условиям эксплуатации болты подразделяются на расчетные и конструктивные. К расчетным относятся болты, воспринимающие нагрузки, возникающие при эксплуатации строительных конструкций или работе 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.

Болты с отгибом и анкерной плитой допускается применять для крепления конструкций и оборудования без ограничений.

Таблица 1

Болты, устанавливаемые в скважины, допускается применять для крепления строительных конструкций и оборудования, не испытывающих значительных динамических нагрузок.

Для крепления несущих колони зданий и сооружений оборудованных мостовыми кранами, а также для высотных зданий и сооружений, ветровая нагрузка для которых является основной, не допускается применять болты, устанавливаемые в скважины за исключением болтов с коническим концом, устанавливаемых способам вибропогружения с глубиной заделки не менее 20d.

6. Выбор марок стали для анкерных болтов следует производить по ГОСТ 24379.0-80, а их конструкций и размеров — по ГОСТ 24379.1-80.

7. Расчетные сопротивления металла болтов растяжению R_ba следует принимать по СНиП II-23-81.

8. Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки F, которая для статических нагрузок должна приниматься равной 0,75P, для динамических нагрузок 1,1Р, где Р — расчетная нагрузка, действующая на болт.

Для строительных конструкций затяжку болтов допускается осуществлять стандартными ручными инструментами с предельным усилием (до упора).

9. Площадь поперечного сечения болта (по резьбе) следует определять из условия прочности

, (1)

где k₀ = 1,35 — для динамических нагрузок, 1,05 — для статических нагрузок.

Для съемных болтов с анкерными плитами, устанавливаемых свободно в трубе, коэффициент k₀ для динамических нагрузок принимается равным 1,15.

10. При действии динамических нагрузок сечение болтов, определенное по формуле (1), следует проверять на выносливость по формуле

, (2)

где c — коэффициент нагрузки, принимаемый по табл. 1 в зависимости от конструкции болта:

m — коэффициент, принимаемый по табл. 2 в зависимости от диаметра болта;

a — коэффициент, учитывающий число циклов нагружения и принимаемый по табл. 3.

Таблица 2

Таблица 3

11. При расчете креплений строительных конструкций усилие предварительной затяжки и площадь сечения болтов следует определять как для статических нагрузок (см. табл. 1), если в проекте нет специальных указаний.

12. При групповой установке болтов для крепления оборудования значение расчетной нагрузки Р, приходящейся на один болт, следует определять для наиболее нагруженного болта:

, (3)

где N — расчетная продольная сила;

М — расчетный изгибающий момент;

п — общее число болтов;

y₁ — расстояние от оси поворота до наиболее удаленного болта в растянутой зоне стыка;

y_i— расстояние от оси поворота до

Ось поворота допускается принимать проходящей через центр тяжести опорной поверхности оборудования или башмака колонн.

13. Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные башмаки, значение расчетной растягивающей нагрузки, приходящейся на один болт, следует определять по формуле

P = (M — Nb)/nh, (4)

где N, М — соответственно продольная сила и изгибающий момент в сквозной колонне на уровне верха фундамента;

b — расстояние от центра тяжести сечения колонны до оси сжатой ветви;

n — число болтов крепления ветви колонны;

h — расстояние между осями ветвей колонны.

14. Для башмаков стальных сплошных колонн значение расчетной нагрузки, приходящейся на один растянутый болт, следует определять по формуле

P = (R_bb_sx — N)/n, (5)

где R_b — расчетное сопротивление бетона;

b_s — ширина опорной плиты башмака;

х — высота сжатой зоны бетона под опорной плитой башмака, определяемая по СНиП 2.03.01-84 как для внецентренно сжатых элементов;

N — расчетная продольная сила в колонне;

п — число растянутых болтов, расположенных с одной стороны башмака колонны.

15. Усилие предварительной затяжки болтов F₁ на восприятия горизонтальных (сдвигающих) усилий в плоскости опирания оборудования на фундамент определяется по формуле

, (6)

где k — коэффициент стабильности затяжки, принимаемый по табл. 1;

Q — расчетная сдвигающая сила, действующая в опорной плоскости;

N — нормальная сила;

f — коэффициент трения, принимаемый равным 0,25;

п — число болтов.

16. При совместном действии вертикальных и горизонтальных (сдвигающих) сил значение усилия затяжки F₀ необходимо определять по формуле

F₀ = F + F₁/k, (7)

17. Сдвигающую силу Q, действующую в плоскости изгибающего момента, для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные башмаки под ветви колонны, допускается воспринимать силой трения под сжатой ветвью колонны, удовлетворяющей условию

, (8)

Где обозначения те же, что в формуле (4).

Сдвигающую силу для стальных сплошных колонн, а также для сквозных колонн при действии сдвигающей силы перпендикулярно плоскости изгибающего момента (связевых колонн) допускается воспринимать силой трения от действия продольной силы и силы затяжки болтов, удовлетворяющей условию

Q £ f(nA_saR_ba/4 + N), (9)

где f — коэффициент трения, принимаемый равным 0,25;

п — число болтов для крепления сжатой ветви колонны или число сжатых болтов, расположенных с одной стороны башмака колонны сплошного сечения;

А_sa — площадь сечения одного болта;

N — минимальная продольная сила, соответствующая нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила.

18. Минимальную глубину заделки болтов в бетон Н для бетона класса В12,5 и стали марки ВСт3кп2 следует принимать по табл. 1.

При других марках стали болтов или другом класса бетона по прочности на сжатие минимальную глубину заделки Н₀ следует определять по формуле

H₀ = Hm₁m₂, (10)

где m₁ -отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса B12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса. Для болтов диаметром 24 мм и более, устанавливаемых в скважины готовых фундаментов, коэффициент m₁ следует принимать равным 1;

т₂ — отношение расчетного сопротивления растяжению металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению стали марки ВСт3кп2.

19. Для конструктивных болтов с отгибами глубину заделки в бетон допускается принимать равной 15d, для болтов с анкерными плитами — 10d, а для болтов, устанавливаемых в скважины, — 5d.

20. Наименьшие допустимые расстояния между осями болтов и от оси крайних болтов до грани фундамента приведены в табл. 1.

Расстояния между болтами, а также от оси болтов до грани фундамента допускается уменьшать на 2d при соответствующем увеличении глубины заделки болта на 5d.

Расстояние от оси болта до грани фундамента допускается уменьшать еще на один диаметр при наличии специального армирования вертикальной грани фундамента в месте установки болта.

Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть менее 100 мм для болтов диаметром 30 мм включ., 150 мм — для болтов диаметром до 48 мм и 200 мм — для болтов диаметром более 48 мм.

Примечание. При установке спаренных болтов (например, для закрепления несущих стальных колонн зданий и сооружений) следует предусматривать общую анкерную плиту с расстоянием между отверстиями, равным проектному расстоянию между осями болтов, или устанавливать одиночные болты с разбежкой по глубине.

ASTM A563 — Portland Bolt

Спецификация ASTM A563 охватывает химические и механические требования к гайкам из углеродистой и легированной стали, используемым на болтах, шпильках и крепежных изделиях с наружной резьбой. В приведенных ниже таблицах указаны допуски на нарезку гаек с горячим цинкованием, требования к маркировке классов и механические требования. Для получения информации о подходящих гайках для различных типов болтов посетите Таблицу совместимости гаек.

В соответствии со спецификацией A563 «Требования к любому сорту гаек могут, по выбору поставщика и с уведомлением покупателя, быть выполнены путем поставки гаек одного из более прочных сортов, указанных в настоящем документе, если такая замена не запрещена в запрос и заказ на покупку». Это важно, потому что некоторые сорта орехов не всегда доступны в определенных размерах и отделках. Кроме того, спецификация допускает замену ASTM A19.4 гайки класса 2H вместо гаек класса A563 DH из-за отсутствия гаек класса DH с номинальным размером 3/4″ и больше.

Гайки, оцинкованные горячим способом, должны быть нарезаны с большим размером, чтобы обеспечить дополнительную толщину цинка на резьбе крепежного изделия с внешней резьбой. Эти допуски указаны в таблице ниже, а более подробное объяснение этой проблемы можно найти в разделе часто задаваемых вопросов на этом сайте.

Существуют различные виды орехов, которые в некоторой степени определяются их сортом. Эти стили включают шестигранник, тяжелый шестигранник, квадрат, замятие, муфту и втулку.

A563 Марки

A563 Механические свойства

Марка	Стиль	Размер, дюйм	Пробная нагрузка, тыс. фунтов/кв.дюйм		Твердость, HBN
			Обычная	Оцинкованный
А	Шестигранник	1/4 — 1-1/2	90	68	116 — 302
	Тяжелый шестигранник	1/4 — 4	100	75	116 — 302
Б	Тяжелый шестигранник	1/4 — 1	133	100	121 — 302
	Тяжелый шестигранник	1-1/8 — 1-1/2	116	87	121 — 302
С/С3	Тяжелый шестигранник	1/4 — 4	144	144	143 — 352
Д	Тяжелый шестигранник	1/4 — 4	150	150	248 — 352
ДХ / Дх4	Тяжелый шестигранник	1/4 — 4	175	150	248 — 352
Для резьб UNC, 8UN, 6UN и крупного шага

A563 Химические свойства

Элемент	Марки О, А, В, С	Д**	ДХ**
Углерод	0,55% макс.	0,55% макс.	0,20 — 0,55%
Марганец, не менее		0,30%	0,60%
Фосфор, не более	0,12%	0,04%	0,04%
Сера, не более	0,15%*	0,05%	0,05%
* Для марок O, A и B допустимо содержание серы не более 0,23% с одобрения покупателя
** Для марок D и DH допустимо содержание серы 0,05–0,15 % при условии содержания марганца не менее 1,35 %

Элемент	Классы для класса C3*							Лh4
	А	Б	С	Д	Э	Ф	Н
Углерод	0,33 — 0,40%	0,38 — 0,48%	0,15 — 0,25%	0,15 — 0,25%	0,20 — 0,25%	0,20 — 0,25%		0,20 — 0,53%
Марганец	0,90 — 1,20%	0,70 — 0,90%	0,80 — 1,35%	0,40 — 1,20%	0,60 — 1,00%	0,90 — 1,20%		0,40% мин.
Фосфор	0,040% макс.	0,06 — 0,12%	0,035% макс.	0,040% макс.	0,040% макс.	0,040% макс.	0,07 — 0,15%	0,046% макс.
Сера, не более	0,050%	0,050%	0,040%	0,050%	0,040%	0,040%	0,050%	0,050%
Кремний	0,15 — 0,35%	0,30 — 0,50%	0,15 — 0,35%	0,25 — 0,50%	0,15 — 0,35%	0,15 — 0,35%	0,20 — 0,90%
Медь	0,25 — 0,45%	0,20 — 0,40%	0,20 — 0,50%	0,30 — 0,50%	0,30 — 0,60%	0,20 — 0,40%	0,25 — 0,55%	0,20% мин.
Никель	0,25 — 0,45%	0,50 — 0,80%	0,25 — 0,50%	0,50 — 0,80%	0,30 — 0,60%	0,20 — 0,40%	1,00% макс.	0,20% мин**
Хром	0,45 — 0,65%	0,50 — 0,75%	0,30 — 0,50%	0,50 — 1,00%	0,60 — 0,90%	0,45 — 0,65%	0,30 — 1,25%	0,45% мин.
Ванадий			0,020% мин.
Молибден		0,06% макс.		0,10% макс.				0,15% мин**
Титан				0,05% макс.
* Выбор класса по выбору производителя
** Можно использовать никель или молибден.

Маркировка марки A563

Маркировка марки	Спецификация	Материал	Номинальный размер, дюймы	Расчетная нагрузка, тыс. фунтов/кв.дюйм	Твердость по Роквеллу		См. примечание
					Мин.	Максимум
	ASTM A563 класс O	Углеродистая сталь	1/4 — 1-1/2	69	Б55	С32	2,3
	ASTM A563 класс A	Углеродистая сталь	1/4 — 1-1/2	90	В68	С32	2,3
	ASTM A563 класс B	Углеродистая сталь	1/4 — 1	120	В69	С32	2,3
			>1 — 1-1/2	105
	ASTM A563 класс C	Углеродистая сталь, может подвергаться закалке и отпуску	1/4 — 4	144	В78	С38	4
	ASTM A563 класс C3	Сталь, устойчивая к атмосферной коррозии, может подвергаться закалке и отпуску	1/4 — 4	144	В78	38	4,6
	ASTM A563 класс D	Углеродистая сталь, может подвергаться закалке и отпуску	1/4 — 4	150	В84	С38	5
	ASTM A563 Марка DH	Углеродистая сталь, закаленная и отпущенная	1/4 — 4	175	С24	С38	5
	ASTM A563 Класс Dh4	Сталь, устойчивая к атмосферной коррозии, закаленная и отпущенная	1/4 — 4	175	С24	С38	4,6
ПРИМЕЧАНИЯ: В дополнение к указанной маркировке все марки, за исключением марок A563 O, A и B, должны иметь маркировку для идентификации производителя. Гайки не требуют маркировки, если это не указано покупателем. При маркировке идентификационной маркировкой должна быть буква класса O, A или B. Показанные свойства относятся к гайкам с крупной резьбой без покрытия или без покрытия. Показанные свойства относятся к тяжелым шестигранным гайкам с крупной резьбой. Показанные свойства относятся к тяжелым шестигранным гайкам с крупной резьбой. Могут применяться другие типы гаек и мелкая резьба. Изготовитель гаек по своему усмотрению может добавить другие маркировки, указывающие на использование стали, устойчивой к атмосферной коррозии. Стандарты дюймового крепежа. 7-е изд. Кливленд: Институт промышленных крепежных изделий, 2003. n-80-n-81.

Для гаек: горячеоцинкованная согласно спецификации F2329

Номинальный размер гайки, дюймы и шаг	Диаметральный припуск, дюйм	Диаметр шага
		Мин.	Максимум
0,250 — 20	0,016	0,2335	0,2384
0,312 — 18	0,017	0,2934	0,2987
0,375 — 16	0,017	0,3514	0,3571
0,437 — 14	0,018	0,4091	0,4152
0,500 — 13	0,018	0,4680	0,4745
0,562 — 12	0,020	0,5284	0,5352
0,625 — 11	0,020	0,5860	0,5932
0,750 — 10	0,020	0,7050	0,7127
0,875 — 9	0,022	0,8248	0,8330
1.000 — 8	0,024	0,9428	0,9516
1. 125 — 8	0,024	1,0678	1.0768
1.125 — 7	0,024	1.0562	1.0656
1.250 — 8	0,024	1.1928	1.2020
1.250 — 7	0,024	1.1812	1.1908
1.375 — 8	0,027	1.3208	1.3301
1.375 — 6	0,027	1,2937	1.3041
1.500 — 8	0,027	1.4458	1.4553
1.500 — 6	0,027	1.4187	1.4292
1.750 — 5	0,050	1.6701	1,6817
2.000 — 4,5	0,050	1.9057	1.9181
2,250 — 4,5	0,050	2.1557	2,1683
2. 500 — 4	0,050	2,3876	2.4011
2.750 — 4	0,050	2,6376	2,6513
3.000 — 4	0,050	2,8876	2.9015
3.250 — 4	0,050	3.1376	3.1517
3.500 — 4	0,050	3,3876	3.4019
3.750 — 4	0,050	3,6376	3,6521
4.000 — 4	0,050	3,8876	3,9023
Стандарты дюймового крепежа. 7-е изд. Кливленд: Институт промышленных крепежных изделий, 2003 г. B-173.

Натяжение анкерных болтов для подвесных конструкций

В индустрии тяжелых дорог мы получаем возможность работать с различными строительными материалами и компонентами. Конкретный. Асфальт. Сталь. Арматура. Совокупность. Почвы. канализация. Водопроводная магистраль. Освещение и провод.

Стать экспертом в конструировании Всех Вещей невыполнимая задача. Просто слишком много направлений деятельности, чтобы быть экспертом.

Но мы умеем. Знающий. Хорошо разбирается. Мы можем знать и понимать границы нашего знания. Мы можем иметь возможность знать, где искать ответ. У нас есть воля и сила духа, чтобы хотеть стать более опытными в нашей базе знаний.

Вот о чем этот сайт. Это моя гавань знаний. Небольшой порт, где я могу ухватиться за тему и заставить себя копнуть немного глубже. Чтобы добавить пару дополнительных инструментов в мой набор инструментов.

Иногда я задаюсь вопросом, достаточно ли у меня инструментов. У меня слишком много? Есть ли у меня куча инструментов, которые лежат на дне моего виртуального ящика инструментов, которые становятся ржавыми и тупыми, и которые я больше не буду/не буду использовать? Что я позволяю разъедать и гнить. Наступит ли момент, когда я скажу себе: «Нет, все в порядке, мне больше не нужно учиться. Меня устраивает то, где я нахожусь. Я просто использую то, что у меня есть, и все будет хорошо».

Думаю, в этом и заключается магия инженера. Трудно подавить тягу к знаниям. Может найдутся те, кто сможет….

Но я не могу.

Всегда есть еще одна книга для чтения. Всегда есть другой расчет или таблица, которая требует нашего внимания. Инженерия — это бесконечный набор проблем, которые необходимо решать. Это могут быть одни и те же проблемы, которые повторяются в несколько иной форме. Но когда у нас есть возможность их решить, мы выполняем свой долг и свое предназначение.

Я часто говорю это: я завидую парням и девушкам, которые каждый день работают руками. Продавцы на наших проектах могут отступить после заливки тротуарной плитки или ограждения и ощутимо приложить руки к своему продукту. Есть часть чего-то, что они вложили в мир, что мы можем увидеть и потрогать.

Мы, инженеры, не имеем такой возможности. Наш рабочий продукт – это ответ. В ответе нет ничего гламурного. Нет реального осязаемого виджета вывода, на который мы могли бы указать и сказать: «Посмотрите, что я сделал». Конечно, мы можем указать на экран компьютера. Мы можем распечатать наш ответ на листе бумаги. Это просто не то же самое…..

Так как же нам получить удовлетворение от нашей продукции? Быть инженером — это просто 40-летняя рутинная работа по решению проблем, при этом почти ничего не получая? Или можно взять какой-то небольшой кредит с построенной подпорной стенкой? Могу ли я проехать участок скоростной автомагистрали, на котором я работал инженером, и присвоить себе это? Могу ли я сказать жене или детям, что работал над этим? Или я должен сказать им, что протолкнул много бумажной работы и просидел на куче совещаний, в то время как парни и девчонки в поле действительно строили это?

Думаю, я довольно скромный парень. Я не часто думаю о себе как о человеке, который изменил нашу отрасль. Я думаю, что подавляющее большинство инженеров, которых я знаю, по натуре придерживаются такого же мышления. Мы тихие профессионалы, работающие за кулисами строительного проекта, которые поддерживают огонь в печи. Никто не видит, что мы делаем. Они видят парней в белых касках на проектах, которые много стоят вокруг. Они не могут видеть уравнения, проносящиеся у нас в голове. Они не видят, как качается предохранительный клапан. Они не могут видеть горы административных документов, электронных писем и документов, за которые мы несем ответственность.

Так почему сегодня многословная резкая речь?

Раскрою близкую мне тему, потому что люблю вникать в детали:

Болты.

Вау. Звучит захватывающе, не так ли (сказал с тихим стоном…)?

Я хочу познакомить вас со справкой по строительной инспекции, с которой меня познакомил один из моих коллег, Кит Черник . Ссылка указала мне направление, которое НАКОНЕЦ дало мне четкий ответ на вопрос, который сводил меня с ума уже более десяти лет:

Каковы требования к затяжке анкерных болтов вывески?

Таким образом, тема затягивания анкерных болтов, и особенно анкерных болтов для подвесных вывесок, пересекла мой путь в 2008 году. В рамках нашей работы для Департамента транспорта Иллинойса по расширению межштатной автомагистрали I-55 через Плейнфилд, штат Иллинойс, мы установили пару консольных знаков.

Конструкция консольной вывески проста: это трубчатая ферма вывески и столб, установленные на просверленном валу. Конструктивная стойка устанавливается и закрепляется на просверленном валу анкерными болтами, залитыми в просверленный вал.

Позвольте мне сказать следующее: я ненавижу просверленные валы. Они заноза в заднице. Я действительно не могу вспомнить ни одну работу с просверленными валами, в которой я участвовал, которая прошла бы гладко или достаточно гладко, чтобы я изменил свое мнение о том, насколько отстойны просверленные валы.

В то время мой начальник и наставник, Деннис Шрок, был нашим «мистером». Просверленный вал». При всем моем пренебрежении к просверленным валам Деннис был полной противоположностью – Деннис ОБОЖАЕТ просверленные валы и кессоны. Деннис из старой школы и много раз спускался в кессоны для осмотра колоколов.

Итак, Деннис добровольно вызвался быть нашим наблюдателем за установкой знака.

Установка буровой шахты была ухабистой. Подрядчик боролся с контролем грунтовых вод и временными обсадными трубами (которые, кстати, часто вызывают тревогу при бурении стволов… и еще одна причина, по которой я ненавижу иметь дело с буровыми шахтами, но мы сохраним это для будущих статей….). В итоге подрядчик установил валы.

Я отвлекся — это не статья о перфорированных валах.

Когда подрядчику, подписавшему контракт, пришло время установить структурную стойку, Деннис приступил к работе. Я отчетливо помню расспросы Денниса у подрядчика: нам нужен был динамометрический ключ, чтобы мы могли проверить, затягиваются ли анкерные болты с правильным натяжением.

Итак, каковы требования к затяжке анкерных болтов на просверленном валу?

В то время, в 2008 году, я должен был, скорее, Я НЕНАВИЖАЛ признавать – Мой ответ был «Я не знаю». Инженеры НЕНАВИЖУ говорить «я не знаю». Это как криптонит — МЫ ВСЕГДА ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ!!

Итак, вот викторина и основа этой статьи: каковы требования к затяжке анкерных болтов подвесных вывесок?

Это отличная отправная точка. Давайте поговорим о натяжных болтах.

Чтобы обсудить болты, нам сначала нужно вникнуть в некоторые элементарные детали. Терминология и понимание являются ключом к обучению. Если вы уже разбираетесь в основах болтов, можете пропустить статью дальше (я не обижусь…).

Есть несколько разных сил, которые нам нужно различать, когда мы говорим о болтах: Натяжение и крутящий момент . Вы, вероятно, слышали термин «крутящий момент» гораздо чаще, чем слышали о натяжении: никто не идет в хозяйственный или автомагазин и не ищет «натяжитель болтов», вы ищете «динамометрический ключ», верно? Разве они не одинаковы? Я затягиваю болт, я не тяну его, верно…?

Хммм…..

Когда мы используем болт, мы пытаемся что-то сжать. Продеваем болт через отверстие и затягиваем гайку. Это действие заставляет гайку и головку болта сжимать все, что находится между ними. Этой сжимающей силе противодействует натяжение, прикладываемое к стержню болта. Стержень болта должен быть сильно натянут, чтобы удерживать сборку вместе.

Когда мы собираем конструкционную сталь, мы используем болты для создания сжимающих усилий между слоями стали, чтобы удерживать их вместе. Размер стыков мостовых балок, например, определяется инженерами-строителями, которые рассчитывают, какое сжимающее усилие требуется, чтобы удерживать пластины вместе, определяя таким образом количество болтов, необходимых для правильной работы соединения. Соединительные пластины удерживаются вместе благодаря свойствам болтов на растяжение.

Но это не крутящий момент. Я использую динамометрический ключ для затягивания болтов, верно? Разве это не то же самое?

Нет.

Так что же такое крутящий момент? С точки зрения непрофессионала,

Крутящий момент — это сила вращения, которую мы прикладываем к гайке, что приводит к натяжению болта.

С точки зрения конструкции нам необходимо натяжение болта, чтобы зафиксировать соединение. Крутящий момент, прикладываемый к гайке, создает это натяжение.

Итак, когда мы что-то затягиваем, мы хотим развить натяжение, поэтому нельзя ли просто прочитать, что написано на динамометрическом ключе?

На этом большинство людей спотыкаются…..

Одним из наиболее распространенных применений динамометрического ключа является установка гаек на колесо автомобиля. Производители предоставят вам необходимый крутящий момент для вашего колеса и зажимной гайки.

Чтобы правильно установить зажимные гайки, мы можем отправиться в Harbour Freight Tools и взять динамометрический ключ. На гаечном ключе вы увидите градуированный циферблат, который позволяет нам установить динамометрический ключ на футо-фунты, требуемые производителем. Предположим, например, что рекомендуемый нами момент затяжки гаек составляет 75 футо-фунтов. Мы устанавливаем наш гаечный ключ соответствующим образом, закручиваем зажимную гайку. Как только динамометрический ключ «щелкает», мы знаем, что мы достигли 75 футо-фунтов, и все готово.

Итак, позвольте задать вам несколько вопросов:

• В каком состоянии была гайка, когда вы надевали ее на ступицу? Вы смазывали резьбовую шпильку колеса? Они были ржавые? Ты их проволочной щеткой чистил?
• Насколько легко крепилась гайка на шпильке? Ты гайку затягивал руками, или нужно было как-то провернуть ее, чтобы закрутить?

Позвольте мне продвинуться дальше:

• Что делать, если вы не очистили шпильку колеса или не нанесли на нее смазку или противозадирное средство перед тем, как надеть накидную гайку?
• Что, если вы просто оставите ржавчину и дорожный песок на шпильке колеса и просто наденете грязную гайку на корродированную шпильку колеса? Изменит ли это усилие, которое вам нужно будет приложить к гайке, чтобы закрутить ее?

Готов поспорить. Вам потребуется разный крутящий момент, чтобы накрутить гайки на шпильки колеса, в зависимости от физических условий материалов.

Колесу все равно, с какой силой нужно крутить динамометрический ключ, чтобы накидная гайка приложила усилие натяжения, ему важно только натяжение, возникающее между колесом и ступицей колеса, чтобы удерживать его на месте. Но мы не можем легко измерить натяжение, мы можем измерить только крутящий момент, верно?

Итак, теперь мы подходим к сути вещей: динамометрический ключ — это относительное измерительное устройство для получения эмпирических результатов натяжения болтов. Измерение крутящего момента болта — это просто корреляция натяжения болта, но это не точное измерение.

И вот что заставляет многих инженеров спотыкаться: вы не можете просто взять динамометрический ключ на место, установить показания манометра и провернуть его. до щелчка, и знайте, что вы применили правильное натяжение болта. Вы можете приблизиться к коррелированному чтению, но это не точно. Понимание этого является ключевым компонентом разговора о структурных болтовых соединениях.

Вопрос: Есть ли способ соотнести крутящий момент болта с натяжением болта? Да, есть. (Надеюсь, цветной текст помог…).

Одно из измерительных устройств, которое мы используем для проверки болтов в полевых условиях, называется измерителем натяжения болтов Skidmore-Wilhelm. . Устройство позволяет вставлять и затягивать болт, а также считывает сжимающую силу, прикладываемую болтом к пластинам внутри устройства. Сила сжатия, которую «сжимают», дает нам результирующую силу растяжения, которой сопротивляется болт. Если вы используете динамометрический ключ во время этой затяжки, у вас есть возможность одновременно определить крутящий момент, прилагаемый ключом, и результирующее натяжение, которое реализуется болтом.

Skidmore — это стандартное измерительное устройство, которое мы используем в полевых условиях для проверки болтов перед их использованием в соединениях конструкций. (Мы не будем вдаваться в процедуру тестирования в этой статье, но я дам вам несколько ссылок на выдающиеся ресурсы, в которых обсуждаются процедуры, в конце этой статьи).

Итак, теперь, когда мы поняли разницу между крутящим моментом и натяжением, давайте вернемся к анкерным болтам: как затягивать анкерные болты? И, что более важно, как мы узнаем, что затянули анкерные болты до нужного усилия?

Давайте вернемся к ситуации со структурой подвесного знака, с которой я начал статью: каково (или было, в данном случае….) правильное натяжение болтов для подвесного знака I-55? И какое значение динамометрического ключа требовалось?

Публикация FHWA № FHWA NHI 05-036 — Руководство по установке, осмотру, техническому обслуживанию и ремонту несущих конструкций дорожных знаков, светильников и светофоров дает нам необходимые рекомендации.

Это выдающееся руководство, выдержки из которого я распечатал для себя, чтобы сохранить в своей Книге Мозга. Если вы участвуете в возведении или осмотре надземных конструкций, я не думаю, что есть лучшее руководство для вас, чтобы использовать и ссылаться на него.

Все болтовые соединения, с которыми мы имеем дело в конструкциях, указаны в Спецификациях для структурных соединений с использованием болтов ASTM A325 или A490 , выпущенных Исследовательским советом по структурным соединениям (RCSC). Если вы еще не знакомы с документами RSCS, вам определенно захочется добавить их в свою библиотеку и потратить некоторое время на их чтение.

Вот в чем загвоздка: RCSC не занимается напрямую анкерными болтами. На самом деле, если бы вы следовали RCSC дословно и следовали его требованиям к натяжению анкерных болтов 1-1/4″ или 1-1/2″, крутящие моменты и напряжения, с которыми вы сталкивались бы, были бы запредельными. .

Таким образом, FHWA при разработке своих требований к анкерным болтам для крупных конструкций принял во внимание тот факт, что соединения анкерных болтов на опорных плитах не обеспечивают сжимающий контакт между стальными пластинами, необходимый, скажем, для балки. стыковое соединение. Анкерные болты фиксируют нагрузку на месте, при этом сжимающие силы необходимы для стабилизации и крепления несущей плиты.

Существует большое исследование, проведенное Университетом штата Айова, в котором рассматриваются требования к натяжению и испытаниям анкерных болтов, предъявляемые несколькими органами и учреждениями. Я дам ссылку на документ внизу этой статьи.

Когда дело доходит до затяжки анкерных стержней, мы должны понимать, что такое условие «плотного прилегания». Плотное прилегание определяется как затягивание/натяжение болта, при котором слои металла/стали полностью соприкасаются друг с другом. В случае анкерных стержней плотная затяжка приведет к полному контакту опорной плиты конструкции с регулировочными гайками, на которых опирается опорная плита.

Для анкерных стержней плотность затяжки считается между 20 и 30 процентами «проверочного крутящего момента» болтов, который рассчитывается:

Итак, давайте рассмотрим пример подвесной конструкции, которая устанавливается на группу анкерных стержней диаметром 1-1/2″ ASTM F1554 Grade 55. Я рассчитал крутящий момент Snug-Tight, который мы будем использовать для первоначального крепления опорной плиты столба указателя к группе анкерных болтов, а также проверочный крутящий момент, который представляет собой показание крутящего момента, которое нам потребуется при окончательной установке:

Крутящий момент для проверки — 951 фут-фунт

Крутящий момент при плотной затяжке — от 190 до 285 фут-фунт

Это далеко от огромных значений натяжения крепежа, которые вы бы рассчитали, если бы рассматривали установку как структурное соединение.

Я включил выдержку из Белой книги штата Айова (ссылка внизу статьи) , где были получены различные значения натяжения и крутящего момента для некоторых распространенных типов и размеров болтов. Вы захотите проверить свои цифры для вашего конкретного класса и размера болта, таблица является хорошей справочной проверкой.

Таким образом, используя эти ресурсы и простые методики расчета, вы можете определить требуемый крутящий момент для опоры подвесной конструкции. С помощью этой информации инженер и подрядчик могут разработать программу натяжения и проверки для вашего проекта.

Что мне кажется интересным в том, как FHWA пришли к этим натяжениям и крутящим моментам, так это то, что они сделали предварительные поправки на обычные полевые условия:

– Анкерные стержни должны быть очищены от повреждений перед установкой,

– Они рекомендуют убедиться, что на резьбу анкерных стержней нанесена определенная смазка, например пчелиный воск или воск для туалетных колец.

Использование смазочных материалов, применяемых в полевых условиях, было для меня новым, поскольку, как правило, при креплении болтов из конструкционной стали мы не используем никакой вторичной смазки на болтах, кроме смазки, наносимой на болт перед его отправкой в ​​герметичных кегах в место работы. Интересно…

Важно, каким образом затягиваются анкерные болты. FHWA рекомендует использовать «схему звездочки», которая похожа на то, как нас всех учили устанавливать гайки на колесо (это мой второй справочник по гайкам…). Убедившись в том, что стойка установлена ​​равномерным образом, вы предотвратите возникновение ненужных локальных деформаций в опорной плите, а также обеспечите равномерную посадку плиты на выравнивающих болтах.

Дорожные стандарты и спецификации могут различаться в зависимости от размеров болтов, требований к шайбам и гайкам. Некоторым агентствам требуются контргайки, другим требуются двойные гайки, а третьи могут разрешать наклеп или повреждение резьбы.

Лично мне не нравится идея зачищать или портить резьбу, только потому, что повреждение анкерного стержня трудно восстановить — я понимаю, что вероятность того, что когда-либо потребуется откручивать все гайки для снятия конструкции, очень мала, я Я бы просто предпочел не видеть этого.

Большинству агентств требуются гайки со стопорным штифтом. Штифт предназначен для предотвращения отвинчивания гайки, но его можно согнуть или снять, если вдруг возникнет необходимость снять гайку.

Еще один момент, о котором следует помнить: установка вывески не заканчивается в ту ночь, когда вы устанавливаете вывеску и запираете анкерные болты. FHWA требует повторной проверки анкерных болтов через 72 часа. Не все агентства указывают либо стопорные штифты, либо повреждения, либо двойные гайки. Если гайки не были закреплены во время первоначальной установки, они могут ослабнуть: поверьте мне, я видел, как это происходило.

Другая проблема возникает из-за того, что опорная плита не находится в полном контакте с регулировочными гайками при первоначальной установке стойки. Возведение стойки или опоры вывески представляет собой серьезную сборку, поэтому некоторые детали могут быть утеряны. Подрядчики по вывескам обычно хорошо проверяют, чтобы все выравнивающие болты были установлены правильно друг к другу, но вы всегда захотите, после того, как столб установлен, обойти выравнивающие болты, чтобы микрорегулировать их, чтобы убедиться, что они все в хорошем контакте с пластиной.

Я уже давно с нетерпением жду возможности написать эту статью. Тема натяжения болтов часто возникает при строительстве тяжелых дорог, и я рад, что могу предоставить готовый справочник по вытягиванию. экономить ресурсы и данные, когда они понадобятся вам в будущем.

На этой неделе выделите немного времени, чтобы освежить в памяти вашу базу знаний по анкерным болтам. Конечно, вы, возможно, не будете сталкиваться с подобными ситуациями с зависанием чаще, чем пару раз за задание, но наличие знаний, позволяющих понять, как работают требования, будет иметь большое значение.

Ниже приведены некоторые выдающиеся ссылки и справочные материалы по болтовым соединениям и подписям, которые вы можете использовать в будущем. Не бойтесь добавить эту веб-страницу в закладки и добавить ее в свой набор инструментов для будущего использования. Я надеюсь, что вы вернетесь и будете использовать его в качестве информационного центра для себя в будущем. Ваше здоровье!!!

Руководство FHWA по установке, осмотру, техническому обслуживанию и ремонту несущих конструкций дорожных знаков, светильников и светофоров

Выдающийся ресурс для инженеров, подрядчиков и техников, работающих с надземными знаками, мачтовыми световыми мачтами и светофорами.

FHWA Мосты и конструкции Набор инструментов для высокопрочных болтов

Большой набор инструментов для болтовых соединений из конструкционной стали.

Skidmore-Wilhelm

Лидер в производстве оборудования для испытаний болтов.

Контрольный список инспектора по строительству IDOT для болтового крепления конструкционной стали

Отличный ресурс для всех, кто занимается проверкой болтовых соединений конструкционной стали.

Gedore Torque, Ltd.

Британская компания имеет отличные рекомендации и ресурсы, связанные с болтами.

Спецификация для структурных соединений с использованием болтов ASTM A325 или A490

Спецификации для испытаний структурных болтов.