Усилие затяжки болтов: расчет момента
Правильно затянутый болт — это тот, который затянут так, что он действует как очень ребристая пружина, стягивающая сопрягаемые поверхности вместе. Вращение болта (крутящий момент) в какой-то момент вызывает его растяжение (натяжение). На величину натяжения, возникающего при приложении заданного момента затяжки, влияет несколько факторов:
Если болт затянут достаточно, то соединение будет более надежным и прослужит дольше. При этом не будет деформированных деталей.
Требуемое осевое усилие болта
Соотношение между приложенным крутящим моментом и осевой силой или нагрузкой в болте может быть рассчитано по формуле T = K х F х d, где:
Следует иметь в виду, что табличные показатели обычно являются грубым расчетом. Кроме того, точность динамометрического ключа обычно не превышает +-25%.
Приведенный ниже расчет можно использовать для вычисления крутящего момента, необходимого для достижения заданного осевого усилия болта или нагрузки. Способ является универсальным и может использоваться для неметрических и метрических единиц измерения до тех пор, пока использование единиц измерения является последовательным.
Обратите внимание, что стандартные сухие крутящие моменты обычно рассчитываются для создания растягивающего напряжения или осевой силы, а также нагрузки зажима в болте, которая равна 70% минимальной прочности на растяжение или 75% запаса прочности.
Пример расчета: пробная нагрузка для метрического болта М30 является 373000 N. Крутящий момент, необходимый для достижения этого натяжения с помощью сухого болта, можно рассчитать следующим образом: Тсухой = (0,2) х (373000 Н) х (30 мм) х (10-3 м / мм) = 2238 (Н/м).
Смазка болта маслом SAE 30 уменьшает крутящий момент, необходимый для достижения того же напряжения, примерно на 40%. Уменьшенный крутящий момент можно рассчитать по формуле ТSAE30 = (2238 Н/м) х (1 – (40%) / (100%)) = 1343 Н/м.
Прочность болта
В следующей таблице приведены характеристики прочности для различных классов свойств метрических стальных болтов, винтов и шпилек:
Класс
Диапазон номинальных размеров (мм)
Прочность (МПа)
Предел растяжимости, мин (МПа)
Предел прочности при растяжении, мин (МПа)
Материал
Низкоуглеродистая или среднеуглеродистая сталь
Низкоуглеродистая или среднеуглеродистая сталь; полностью или частично отожженная
Низко- или среднеуглеродистая сталь; холодная обработка
Среднеуглеродистая сталь; закаленная
Среднеуглеродистая сталь; закаленная
Среднеуглеродистая сталь; закаленная
Легированная сталь; закаленная
Легированная сталь; закаленная
Предел прочности или предельная прочность на растяжение может быть определена как максимальная величина растягивающего напряжения, которое компонент может выдержать до того, как он сломается. Запас прочности может быть определен как наибольшая величина растягивающего напряжения, которое компонент способен выдержать до начала проявления пластической или постоянной деформации при снятии приложенного напряжения.
Предел растяжимости — это единица растягивающего напряжения, которое компонент может выдержать, когда он проявляет 0,2% пластической или постоянной деформации. Класс обычно штампуется на головке болта. Эти две цифры указывают на прочность болта или винта при предельном растяжении.
В случае болта класса 8.8 первая цифра означает, что предел прочности при растяжении составляет не менее 800 МПа. Вторая цифра означает, что крепеж начнет давать выход на 80% от предела прочности при растяжении, то есть не менее 640 МПа.
Контроль над затяжкой крепежа
Если гайки и болты, закрепляющие сменную деталь или механическую систему, имеют требуемое давление затяжки, то динамометрический ключ необходим по нескольким причинам. В большинстве случаев при попытках затянуть крепежные детали с помощью накидного ключа или ручного ключа-храповика произойдет две вещи:
Всегда при техническом обслуживании транспортного средства или другой конструкции лучше пользоваться заводским руководством. Инструкция позволит правильно выполнить необходимые действия, получив желаемый результат. А для крепления болтами деревянных элементов нужна шайба квадратная для деревянных конструкций. Это необходимо для того чтобы предотвратить образование вмятин в дереве и ослабления затяжки. На самом деле, лучше выполнять такое крепление саморезами. В нашем магазине «Первый крепеж» можно купить саморезы, опт цена на которые вас приятно удивит.
Вот несколько общих советов по использованию динамометрического ключа:
Чтобы затянуть болты повышенной прочности, зачастую требуется дополнительное оборудование, позволяющее усилить крутящий момент. Обычно в подобной ситуации применяется ключ-мультипликатор.
Таблица момента затяжки болтов
В таблице ниже указаны значения предварительной нагрузки и моменты затяжки для стальных крепежных деталей с тонкой метрической резьбой:
Класс свойств предварительной нагрузки (N) по стандарту ГОСТ Р ИСО 898-1-2011
Как правильно сделать расчет анкерного болта
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:
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.
Предварительная затяжка анкерных болтов
| 3.8. Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки F, которая для статических нагрузок должна приниматься равной: F= 0,75 Р, (а) для динамических нагрузок F = 1,1р, (б) |
Для строительных конструкций (стальных колонн зданий и т.п.) затяжку болтов допускается осуществлять стандартными ручными инструментами с предельным усилием (до упора) на болт.
3.9. Площадь поперечного сечения болтов (по резьбе) должна определяться из условия прочности по формуле
Спрошу проще
. Имеется анкерный болт с расчетной площадью As из стали с прочностью Rba, на какое максимальное осевое усилие усилие я могу его затянуть.
| 7. ЗАТЯЖКА ФУНДАМЕНТНЫХ БОЛТОВ 7.1 (6.1). При закреплении оборудования гайки болтов должны быть затянуты на величину усилия предварительной затяжки, указанной в технических условиях на монтаж оборудования. При отсутствии таких указаний величина крутящего момента при окончательной затяжке болтов не должна превышать указанной в табл. 11. |
Это случай, когда НЕОБХОДИМО создать условия НЕСНЯТИЯ контактных напряжений до конца, а именно оставить хотя бы столько, сколько нужно для удержания Q. Т.е. гарантированно иметь в остатке N*f>Q.
Я же говорил о ненадобности всякой предзатяжки в рядовом случае, т.к. в этом случае нас контакт абсолютно не интересует.
Нет контактного напряжения, нет и ДОБАВОЧНЫХ усилий (Nbad). Так же думается, что практически нет значимых добавочных усилий конкретно в АНКЕРНЫХ болтах, работающих в простых условиях, в отличие от сложных условий, как в фланцевом с ВПБ. Все работает до предела пропорциональности (не текучести), кроме подгаечной зоны. А подгаечная зона не способна создавать Nbad.
Вот упрощенная схема замещения:
А вот проблемы ФС на ВПБ:
| а разве усилия в преднапряженных элементах не продолжают расти с приложением внешней нагрузки на систему? |
| 3.18. (. ) Сдвигающую силу стальных колонн сплошного типа, а также для сквозных колонн при действии сдвигающей силы перпендикулярно плоскости изгибающего момента (связевые колонны) допускается воспринимать силой трения от действия продольной силы и силы затяжки болтов и определять по формуле |
Знаю, что тема старая. Но вопросы по прежнему актуальны.
Не могу понять несколько вещей:
1. Разработчик какого раздела дает рекомендации по затяжке анкерных болтов
2. Согласен с eilukha, и считаю, что усилия предварительной затяжки складываются с растягивающим усилием в болте. Но при этом должно получаться, что подбор сечения болта должен выполняться с учетом усилия от предварительной затяжки, что мы видим в формуле (11) пособия к СНиП 2.09.03, но не видим в обычной формуле для подбора просто растянутого болта, хотя его надо предварительно затягивать на 0,75 или 1,1 от Р.
Возникает вопрос: где-то заложен запас?
формула (1) стального СНиПа:
Rba=0.5*Run. коэффициент 0,5 учитывает, видимо, концентрацию напряжений в резьбе и коэффициент надежности по материалу
Ryn/Run=0.7 примерно по таблице 51* стального СНиПа для С345
P.S. Есть ещё полумистические мысли про релаксацию напряжений в стержне болта и про ползучесть в подливке и бетона на участке передачи усилий с анкера. То есть типа затянули, а соединение постепенно ослабло но осталось плотным, а часть напряжений в анкере снялась.
Добавление:
по последней информации только часть внешней растягивающей нагрузки догружает болт.
Как установить анкер? Пошаговая инструкция
Содержание:
Анкер – это универсальный и надежный крепеж, который может выдерживать большие весовые нагрузки. Именно его используют, когда крепят к бетонным и кирпичным стенам тяжелые подвесные конструкции, громоздкие полки и другие массивные элементы. Чтобы соединение было действительно надежным, важно правильно установить анкер. Хотите знать, как это сделать? Расскажем по порядку.
Что понадобится для работы?
Этапы установки анкера
1 этап: сверление отверстия. Важно помнить, что диаметр отверстия должен подходить под диаметр распорной части анкера, чтобы она без труда могла быть установлена в это основание. Глубина отверстия строго должна быть равна длине распорной части. Если просверлить глубже, анкер может провалиться внутрь стены. Чтобы выполнить отверстие нужной глубины, используйте глубиномер, если таковой имеется на дрели. В ином случае сделайте отметку на буре, до которой вы будете сверлить.
2 этап: очистка отверстия. После сверления внутри отверстия скапливается крошка, которая станет помехой при установке анкера – большое количество бетонной крошки не даст распорной части до конца войти в основание. Чтобы избавиться от нее, используйте строительный пылесос либо выдувайте пыль вручную, например, с помощью резиновой груши.
3 этап: уплотнение крепежа. В очищенное от пыли отверстие установите распорную часть анкера – оболочку или, как еще ее называют, рубашку. Чтобы она полностью вошла в основание, вбейте ее молотком. Края распорной части не должны торчать – весь элемент необходимо уплотнить в отверстии, снаружи остается лишь головка болта.
4 этап: затягивание гайки. Чтобы окончательно зафиксировать две части элемента – распорную часть и болт – и укрепить их в отверстии, необходимо закрутить гайку на головке болта. Для этого используйте ключ подходящего размера. За счет вкручивания резьбовой части болта распорная часть деформируется и прочно фиксируется в основании. Крутить следует до тех пор, пока проворачивание станет невозможным. Не перестарайтесь: как только гайка будет закручена, воздействие следует прекратить, чтобы не сорвать резьбу.
Важные нюансы
Теперь вы теоретически знаете, как установить анкер. Однако на практике можно столкнуться с рядом трудностей, вызванных как самими крепежными элементами, так и материалом основания, в который они будут закрепляться. Есть несколько важных правил, которые помогут вам избежать наиболее частых ошибок начинающих мастеров.
Пожалуй, это все, что вам нужно знать для установки анкеров. Теперь вы можете приступить к работе. Если у вас еще нет крепежных элементов, купите их в нашем интернет-магазине. Определиться с выбором поможет статья «Размеры анкерных болтов». Мы предлагаем наиболее распространенные виды анкеров, поэтому вам легко будет выбрать подходящие. Оформляйте заказ через сайт или по телефону 8-800-333-83-28.
Предварительная затяжка анкерных болтов
| 3.8. Все болты должны быть затянуты на величину предварительной затяжки F, которая для статических нагрузок должна приниматься равной: F= 0,75 Р, (а) для динамических нагрузок F = 1,1р, (б) |
Для строительных конструкций (стальных колонн зданий и т.п.) затяжку болтов допускается осуществлять стандартными ручными инструментами с предельным усилием (до упора) на болт.
3.9. Площадь поперечного сечения болтов (по резьбе) должна определяться из условия прочности по формуле
Но ведь тогда N будет передаваться через эти подкладки, а не через подливку, не?
Если не сложно, покажите узел, пожалуйста.
Так надо хотя бы три места установки подкладок для выверки и не в середине, кажется, это очень сложно реализовать на практике.
Кстати, вы (форумчане) указываете на рабочих чертежах усилие затяжки фундаментных болтов? Сколько видел рабочек нигде это не указывается.
| 6.2. При установке оборудования с использованием в качестве постоянных опорных элементов пакетов плоских металлических подкладок, опорных башмаков и т.п. соотношение суммарной площади контакта опор А с поверхностью фундамента и суммарной площади поперечного сечения болтов Аsa должно быть не менее 15. |
Разве их потом можно будет оттуда убрать?
Вы это в проекте указываете?
В большинстве проектов, которые видел, выверка колонн осуществляется гайкой с жесткой пластиной, без каких либо указаний. При этом решении, нет никакого смысла сильно затягивать фундаментные болты, т.к. стянется лишь пакет между гайками, соответственно не будет никакой силы трения между плитой и подливкой, поперечная сила будет восприниматься только болтами.
Что делать будем?
Поэтому и используют тарельчатые пружины см. #103.
Спасибо за подробный ответ.
По второму типу опирания не понятно, причем тут площадь фундаментных болтов. По идеи, площадь постоянных подкладок должна, в этом случае, подбираться по местному сжатию бетона, с учетом момента, то есть еще важно их расположение.
По поводу выверки веритакальности на «временных» пластинах в середине базы, не должны ли они выглядеть, как позиция 4 в рисунке из поста 103? Чтобы можно было эту выверку сделать путем различной затяжки болтов.
