6.Описание способа закрепления машины на фундаменте

Подбирая размеры фундаментов, проектировщик всегда должен иметь в виду, что машиностроительные заводы для крепления изготавливаемых ими машин задают, как правило, чрезмерно длинные (иногда до 2,5 — 3 м) анкерные болты, а также часто недостаточно обоснованно требуют устройства в теле фундаментов глубоких шахт, выемок и т. п. Использование анкерных болтов значительной длины было обусловлено в основном стремлением вовлечь в работу возможно большую часть тела фундамента, привычно рассматриваемого как массивный блок со значительной глубиной заложения. Несколько десятков лет тому назад, когда для возведения фундаментов под машины в основном использовались такие материалы, как кирпичная или бутовая кладки, бутобетон и пр., указанное стремление было в той или иной степени оправданным. В настоящее время, когда для возведения таких фундаментов находит почти исключительное применение железобетон или легко армированный бетон, длина анкерных болтов даже в наиболее ответственных случаях может быть ограничена 1,0 — 1,5 м.

Допускаемые машиностроительными заводами излишества при назначении длины анкерных болтов и глубины выемок приводят к значительным перерасходам государственных средств. В одном случае мощную компрессорную станцию нужно было построить в густо застроенном районе города. По имевшемуся проекту глубина заложения фундаментов под компрессоры была принята равной 3,5 — 4,0 м что соответствовало минимуму при заданных заводами-изготовителями габаритах верхнего строения фундаментов и длине анкерных болтов. По совету автора этой книги, проектировщики совместно с технологами пересмотрели задания заводовизготовителей. Глубина заложения фундаментов была сокращена, примерно, в два раза (до 1,8 м), что позволило значительно упростить устройство фундаментов и сократить их стоимость вдвое; сумма экономии достигла (в старых ценах) полумиллиона рублей. Такие же результаты были получены в ряде других случаев; при этом ни в одном из них сокращение длины анкерных болтов или уменьшение глубины выемок не ухудшило эксплуатационных качеств фундаментов и не имело следствием нарушения надежности крепления машин.

В связи с изложенным Технические условия СН 18 — 58 в целях облегчения (уменьшения размеров) конструкций фундаментов или их типизации разрешают изменять заданные заводами-изготовителями расположение вспомогательного оборудования и коммуникаций и глубину заделки анкерных болтов. Изменения эти должны быть согласованы с заводом-изготовителем и увязаны с технологической частью проекта цеха (предприятия).

Наименьшую глубину заделки каждого анкерного болта рекомендуется устанавливать по действующему в нем усилию или, если это усилие неизвестно, — по условию равно прочности болта на выдергивание из бетона и на разрыв.

Как известно, при весьма значительном разнообразии конструкций анкерных болтов все их можно разделить на две группы: болты, заделываемые в тело фундаментов наглухо, и болты съемные.

Рис.3. Конструкции болтов, заделываемых в бетон наглухо.

Болты п е р в о й группы (рис. 3) обычно снабжаются снизу крюками или лапками; в отдельных случаях находят также применение болты, снабженные специальными головками или заершенные. При установке небольших машин (типа электродвигателей малых мощностей, легких станков и т. д.) допускается закладывать болты при бетонировании фундаментов (рис. 3, а), а в более ответственных случаях — при монтаже машин в специальные шахты (рис. 3, б) с последующей заливкой их цементным раствором. Особенно удобными для монтажа являются конструкции, обеспечивающие возможность закрепления болта до заливки; одна из таких конструкций представлена на рис. 3, в.

Типичные конструкции болтов в т о р о й группы показаны на рис. 4. Первая из них (рис. 4, а) весьма близка к показанной на рис. 3, в; разница состоит лишь в том, что поперечина, заделываемая в бетон, здесь устроена достаточно жесткой и прочной, для того чтобы выдерживать натяжение болта, не залитого бетоном.

Рис.4. Конструкции съемных болтов

Эта простейшая конструкция съемного анкерного крепления применяется сравнительно редко, хотя и обладает рядом достоинств: простотой устройства, легкостью, удобствами монтажа; она может быть рекомендована главным образом для болтов диаметром не более 40 мл. Второй тип конструкции съемного анкерного болта (рис. 4, б) является наиболее универсальным и распространенным. Его закрепление в бетонном массиве осуществляется при помощи сварной или литой анкерной плиты с прямоугольным отверстием, в которое вводится такого же очертания головка болта с последующим поворотом на 90 для анкеровки до специальных упоров. Чтобы упростить процесс установки болтов данного типа и исключить необходимость в применении для них специальной опалубки при бетонировании, можно заменить последнюю стальной трубкой сверху и ящиком из листовой стали снизу, привариваемыми наглухо к анкерной плите (рис. 4, в). Такое устройство анкерного крепления весьма удобно, однако, следует иметь в виду, что оно требует значительного расхода стали (вес анкерной плиты с трубкой превосходит вес самого болта). Более экономичной является конструкция анкерного крепления, представляемая на рис. 4, г. Здесь короткий анкерный болт ввинчивается в головку специальной закладной части, заделываемой в бетон на достаточную глубину. По этому типу могут устраиваться крепления только относительно хорошо уравновешенных машин при диаметре болтов не более 30 мм. В частности, такого рода чугунные литые крепления («фундаментные плитки») выпускаются для установки некоторых электродвигателей единой серии; в ряде случаев их целесообразно устраивать трубчатыми сварными.

Ограничиваясь приведенным здесь кратким описанием наиболее распространенных и оправдавших себя на практике видов конструкций анкерных креплений, перейдем непосредственно к вопросу. о выборе глубины заделки болта по условию его равнопрочности на разрыв и на выдергивание из бетона Рассмотрим сначала особенности работы болтов, заделываемых в те о кладки наглухо. Имеющиеся опытные данные, которые можно найти почти во всех руководствах по железобетонным конструкциям, показывают, что для соблюдения указанного условия при отсутствии крюка на конце цилиндрический стержень должен быть заделан в бетон на 20 — 30 диаметров (в зависимости от марки бетона). При наличии крюка глубина заделки может быть сокращена, практически по условию равнопрочности на разрыв и на выдергивание необходимо, чтобы болт был заделан в бетон не более чем на 15 — 20 диаметров. Это положение подтверждается практикой эксплуатации машинных установок с. короткими (до 15 d) анкерными болтами, показывающей, что случаи выдергивания таких болтов из бетона наблюдаются чрезвычайно редко и только при некачественной заливке анкерных шахт.

Еще более короткими можно устраивать съемные болты с анкерными плитками. Здесь надежность заделки болта зависит от прочности бетона на смятие (под плиткой) и на непосредственный срез.. Первое из указанных требований всегда обеспечивается, если ширина плитки принята не менее 5 — 6 d (д — диаметр болта). Второе требование позволяет найти глубину заделки по условию равно-- прочности.

Подсчеты показывают, что глубина заделки съемных болтов с анкерными плитками обычных размеров в наиболее часто встречающихся случаях (d = 25-75 мм) может не превышать 0,5-0,7 м. Полагая, из осторожности, что минимальная глубина заделки должна быть во всяком случае не менее 0,4 м, для ее ориентировочного определения можно рекомендовать пользоваться данными табл. 4.

Таблица 4

Помещенные в таблице минимальные размеры болтов могут быть сокращены в случаях применения бетонов высоких марок, например при анкеровке болтов в верхних плитах сборно-монолитных фундаментов. В последнем случае сокращение длины болтов позволит уменьшить объем 'монолитного бетона, укладываемого на месте. В то же время отнюдь не всегда следует стремиться к предельному уменьшению длины анкерных болтов. Сама по себе экономия на длине болтов является небольшой и существенного практического значения не имеет. Поэтому в ряде случаев допустимо даже несколько увеличивать длину анкерных болтов против табличной настолько, насколько это возможно, не вызывая увеличения высоты или усложнения конструкции фундамента.