Расчет болтов на динамическую нагрузку Исходные данные

Расчет болтов на динамическую нагрузку
Исходные данные:
Климатические данные:
(Московская область; Москва):
- Расчетная температура наружного воздуха tн = -28 °С;
База колонн:
(Схема расстановки болтов - для прямоугольных баз колонн сплошного типа):
- Расстояние от оси колонны до оси болта c = 100 см = 100 / 100 = 1 м;
- Расстояние от равнодействующей усилий в растянутых болтах до противоположной грани плиты
la = 50 см = 50 / 100 = 0,5 м;
- Ширина опорной плиты bs = 400 см = 400 / 100 = 4 м;
- Количество болтов в базе колонны n = 2 ;
Динамическая нагрузка:
- Количество циклов нагружения nd = 60000 ;
Усилия:
- Нормативная (сжимающая) сила N = 8 тс = 8 / 101,97162123 = 0,0784532 МН;
- Изгибающий момент M = 0,1 тс м = 0,1 / 101,97162123 = 0,00098067 МН м;
- Поперечная сила Q = 1 тс = 1 / 101,97162123 = 0,00980665 МН;
- Минимальная нормативная (сжимающая) сила от нагрузок, от которых определяется Q
Nmin = 1 тс = 1 / 101,97162123 = 0,00980665 МН;
Результаты расчета:
1) Расчетная нагрузка на болт
Схема расстановки болтов - для прямоугольных баз колонн сплошного типа.
Т.к. tн t -40 °C :
Расчетное сопротивление металла болтов растяжению:
Rba=145 МПа .
Эксцентриситет приложения нагрузки:
e0 = M/N=0,00098067/0,0784532 = 0,0125 м .
Класс бетона - B10.
Расчетное сопротивление бетона фундамента осевому сжатию принимается по табл. 7 R b = 5,8 МПа .
Высота сжатой зоны бетона:
x = la-; la2-2 N (e0+C)/(Rb bs)=
=0,5-; 0,52-2 · 0,0784532 · (0,0125+1)/(5,8 · 4)= 0,00689529 м (формула (6); п. 3.14 ).
xR = (0,85-0,008 Rb)/(1+(Rba/400) (1-(0,85-0,008 Rb)/1,1)) =
=(0,85-0,008 · 5,8)/(1+(145/400) · (1-(0,85-0,008 · 5,8)/1,1)) = 0,73209132 (формула (8); п. 3.14 ).
x=0,00689529 м r xR la=0,7320913 · 0,5=0,36604565 м (1,88372407% от предельного значения) условие выполнено (формула (7); п. 3.14 ).
Количество растянутых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны:
nr = n/2=2/2 = 1 .
Расчетная нагрузка на болт:
P = (Rb bs x-N)/nr=(5,8 · 4 · 0,00689529-0,0784532)/1 = 0,08151753 МН (формула (5); п. 3.14 ).
2) Определение площади сечения болтов по прочности
Нагрузка - динамическая.
Коэффициент:
k0=1,35 .
Т.к. tн t -40 °C :
Расчетное сопротивление металла болтов растяжению:
Rba=145 МПа .
Площадь поперечного сечения болта:
Asa = k0 P/Rba=1,35 · 0,08151753/145 = 0,00075896 м2 (формула (1); п. 3.9 ).
Диаметр болтов принимается по табл. 10 в зависимости от Asa
d = 36 мм .
3) Расчет болтов на выносливость
Конструкция болтов - с анкерной плитой, глухие.
По табл. 4 dmin = 12 мм .
По табл. 4 dmax = 140 мм .
d=36 мм r dmax=140 мм (25,71428571% от предельного значения) - условие выполнено .
Коэффициент нагрузки принимается по табл. 4 c = 0,4 .
Коэффициент, учитывающий масштабный фактор принимается по табл. 5 m = 1,3 .
Коэффициент, учитывающий число циклов нагружения принимается по табл. 6 a = 3,09 .
Asa=0,00075896 м2 t 1,8 c m k0 P/(a Rba)=1,8 · 0,4 · 1,3 · 1,35 · 0,08151753/(3,09 · 145)=0,0002299 м2
(330,12980854% от предельного значения) - условие выполнено (формула (2); п. 3.10 ).
4) Определение усилия предварительной затяжки болтов для восприятия сдвигающих усилий для
сдвигоустойчивых соединений
Коэффициент трения:
f=0,25 .
Коэффициент стабильности затяжки принимается по табл. 4 k = 1,9 .
Величина предварительной затяжки болта для восприятия сдвигающих усилий:
F1 = k (Q-N f)/(n f) =
=1,9 · (0,00980665-0,0784532 · 0,25)/(2 · 0,25) = -0,03726527 МН (формула (9); п. 3.15 ).
Т.к. F1<0, принимаем F1 =0
5) Определение усилия затяжки болтов при совместном действии вертикальных и горизонтальных
(сдвигающих) усилий
Величина предварительной затяжки болта для восприятия силы Р:
F = 1,1 P=1,1 · 0,08151753 = 0,08966928 МН .
6) Продолжение расчета по п. 3.16
Величина предварительной затяжки при совместном действии сил:
F0 = F+F1/k=0,08966928+0/1,9 = 0,08966928 МН (формула (10); п. 3.16 ).
Площадь поперечного сечения болта:
Asa = (k0 P+F1/k)/Rba=(1,35 · 0,08151753+0/1,9)/145 = 0,00075896 м2 (формула (11); п. 3.16 ).
Диаметр болтов принимается по табл. 10 в зависимости от Asa
d = 36 мм .
По табл. 4 dmin = 12 мм .
По табл. 4 dmax = 140 мм .
d=36 мм r dmax=140 мм (25,71428571% от предельного значения) - условие выполнено .
Площадь поперечного сечения болта принимается по табл. 10 в зависимости от d
Asa = 0,000826 м2 .
7) Проверка восприятия болтовым соединением сдвигающей силы
Q=0,00980665 МН r f (n Asa Rba/4+Nmin)=0,25 · (2 · 0,000826 · 145/4+0,00980665)=0,01742291 МН
(56,2859396% от предельного значения) - условие выполнено (формула (17); п. 3.18 ).
8) Определение контролируемого значения крутящего момента при затяжке болтов
Коэффициент, учитывающий геометрические размеры резьбы и трение принимается по табл. 8 в
зависимости от d
x = 0,009 м .
Контролируемое значение величины крутящего момента:
Mкр = F x=0,08966928 · 0,009 = 0,00080702 МН м (формула (18); п. 3.19 ).
9) Определение требуемой глубины заделки болта
Минимальная глубина заделки для стали марки ВСт3кп2 и бетона класса В12,5 принимается по табл. 4
H = 540 мм .
Т.к. d t 24 мм :
Отношение расчетного сопротивления расстяжению бетона класса В12,5 к расчетному сопротивлению
бетона принятого класса:
m1=1 .
Отношение Rba к расчетному сопротивлению растяжению принимаемому для стали марки ВСт3кп2:
m2 = Rba/145=145/145 = 1 .
Требуемая глубина заделки болта:
H0 = H m1 m2=540 · 1 · 1 = 540 мм (формула (19); п. 3.20 ).