Способ закрепления анкерного болта и анкерный болт Советский патент 1992 года по МПК E02D5/74 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для крепления различного оборудования к несущей поверхности сооружений и конструкций, подвергающихся динамическим воздействиям, например, для крепления вибраторов к фундаментам турбоагрегатов с целью их динамических испытаний.

Известно анкерное устройство и способ его возведения для крепления оборудования к несущим элементам сооружений, состоящее из стального болта с нарезкой с одной стороны и коническим хвостовиком с другой, который устанавливается в скважину, высверленную в несущей поверхности сооружения, и фиксируется в скважине с помощью раздвижных металлических цанг и затем заливается цементным раствором. Недостатком этого устройства и способа возведения анкерного крепления являетч

Јь Ч

СЛ

ся длительность монтажа анкерного устройства, так как цементный раствор твердеет в течение 28 суток, и хрупкость цементного камня, который растрескивается при действии на него динамических нагрузок, напри- мер, при работе вибраторов во время динамических испытаний сооружений, что удлиняет процесс строительства объекта и снижает точность результатов испытаний. Крог|е тогр, прй заливке цементным раство- ром Ькважины с установленным в ней болтом, Ьод последним образуется воздушная пробка, что уменьшает площадь сцепления болта с цементным раствором, и тем самым снижает прочность анкерного крепления.

Известны также способ закрепления анкерного болта для крепления оборудования к строительной конструкции и устройство для его осуществления. Способ заключается в том, что в несущей поверхно- сти сооружения производится сверление отверстия, забивание деревянной пробки в это отверстие, заполнение его эпоксидной композицией, ввинчивание в деревянную пробку шурупа, приваренного на торце ан- керного болта. После установки анкерного болта в проектное положение, устье анкерного отверстия, залитое эпоксидной композицией, закрывается специальной прижимной шайбой с уплотнительной про- кладкой из полиэтилена, что позволяет пол- ностью перекрыть анкерное отверстие и предотвратить вытекание эпоксидной композиции в процессе ее отверждения. Эпоксидная композиция для этого способа имеет жизнеспособность более двух часов при 20- 30°С и твердеет в течение 10 суток. После отверждения эпоксидного клея прижимное уплотнение снимается.

Состав эпоксидного клея следующий, мас.ч.:

Диановая эпоксидная смола ЭД-20100

Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 15 Дибутилфталат10

Кварцевый песок

средней крупности300-600

Недостатком такого способа закрепления анкерного устройства для крепления оборудования к элементам сооружения яв- ляется то, что под деревянной пробкой может возникнуть воздушная полость, что ухудшит сцепление болта с несущей поверхностью сооружения и длительность возведения крепления, так как установку оборудования можно производить после четырех суток, а испытание сооружения через 10 суток. Кроме того, недостатком применяемой в известном способе эпоксидной композиции является то, что в отвержденном

состоянии она хрупка, что приводит к возникновению трещин при динамических воздействиях и к искажению результатов динамических испытаний сооружения.

Известен также анкер для крепления элементов к основанию, например, из бетона, взятый в качестве прототипа, и включающий стержень с конической расширительной частью на конце и раздвижные щеки. При этом коническая расширительная часть стержня выполнена с полостью, поперечное сечение которой переменно подлине и увеличивается к основанию конуса.

Недостатком этого анкера является отсутствие на наружной боковой поверхности раздвижных щек зубцов, что приводит к повышенной податливости анкера, особенно при действии знакопеременных нагрузок и тем самым снижает как надежность закрепления анкера в отверстии, так и крепления элементов к основанию.

Это обстоятельство также ведет к искажению результатов динамических испытаний.

Целью изобретения является повышение прочности и надежности закрепления анкерного болта для крепления оборудования к строительной конструкции при знакопеременных динамических нагрузках и сокращение времени монтажа оборудования.

Эта цель достигается тем, 4jo в способе закрепления анкерного болта, включающем размещение в скважине стержня, имеющего коническое утолщение на нижнем конце, и охватывающей утолщение раздвижной втулки, осаживание втулки до контакта ее с боковой поверхностью скважины и натяжение стержня, скважину перед размещением в ней стержня частично заливают композицией состава, мас.%:

Эпоксидная

смола ЭД-2028,7-35,8

Полиэтиленполиамин4,3-6,4

Стиросил3,6-8,6

Этилсиликат ЭТС-400,4-0,9

Кварц

пылевидный КП-353,8-57,8,

а после размещения стержня с одновременным выдавливанием композиции на высоту утолщения, осаживания втулки и натяжения стержня заливают композицией остальную часть скважины, причем стержень размещают в скважине до его упора в ее дно, а натяжение стержня осуществляют до отверждения композиции.

Цель достигается также тем, что в анкерном болте, включающем стержень с коническим утолщением на нижнем конце и

охватывающую стержень раздвижную втулку с зубчатой внешней поверхностью, втулка выполнена на всю ее высоту с пазами на внешней боковой поверхности для выхода воздуха из-под ее нижнего торца.

При этом исходные компоненты полимерной композиции должны удовлетворять требованием ГОСТов и ТУ: эпоксидная смола марки ЭД-20 ГОСТ 10587-84, стиро- сил ТУ-38-103453-79, этилСиликэт марки ЭТС-40 ТУ-6-02-641-76, полиэтиленполиа- мин (ПЭПА)ТУ-6-02-594-80, кварц пылевидный марки КП-3 ГОСТ 9077-59.

Состав композиции строго ограничен, так как количество ЭД-20 35.8% приведет к повышению хрупкости отвердевшей композиции, а его количество 28,7% - к снижению адгезии композиции к металлу и бетону. Количество стиросила 8,6% также приведет к снижению адгезии отверждаю- щейся композиции к металлу и бетону, а его количество 3,6% приведет к хрупкости материала. Количество ЭТС-40 0,4% и ПЭПА 4,3% приведет к увеличению времени набора прочности материала. Количество ЭТС- 40 0,9% приведет к слишком большому снижению жизнеспособности. Количество ПЭПА 6,4% также приведет к снижению жизнеспособности и сильному разогреву массы. Количество и марка кварца пылевидного ограничено вязкостью отверждаемой композиции.

Жизнеспособность полимерной композиции предлагаемого состава при температуре+15°- +30°С будет составлять от 100 до 20 мин. В таблице приведены составы и свойства отверждаемых полимерных композиций предлагаемого состава и известной композиции. Как видно из таблицы . через одни сутки предлагаемая полимерная композиция набирает 70%, а через четверо суток 90% своей прочности. У известной композиции такая прочность достигается только после 10 суток отверждения. Следовательно, уже через сутки можно проводить монтаж оборудования, а через четверо суток приступить к динамическим испытаниям сооружения, что значительно ускоряет процесс ввода в эксплуатацию таких ответственных сооружений как, например, фундаментов под мощные турбоагрегаты.

Анкерные болты находят широкое применение для крепления различных видов оборудования и конструкций к несущим элементам сооружений. В зависимости от способа установки применяют болты глухие, съемные или устанавливаемые на готовых фундаментах с помощью цементного раствора или на эпоксидном клее.

В нашем случае способ закрепления анкерного болта для крепления оборудования, в отличие от приведенных выше, способно воспринимать значительные знакопере- 5 менные динамические нагрузки, например, при использовании его для крепления вибраторов, необходимых для проведения вибрационных испытаний таких ответственных сооружений, какими являются фундаменты

0 под турбоагрегаты большой мощности. Надежность и прочность работы анкерного болта достигается за счет расклинивания и врезания зубцов раздвижной втулки в бетон строительной конструкции, а также введе5 ния в зубчатую раздвижную втулку с наружной стороны вертикальных каналов и особого приема (по частям) заполнения (омоноличивания) скважины быстронабира- ющей прочность полимерной композицией

0 с использованием натяжения болта перед окончательной заливкой скважины и снятие натяжения после отверждения состава, что позволяет избежать образование воздушных пробок на дне скважины и получить

5 высокую прочность в целом узла. Кроме того, замена цементного раствора на участке размещения в нем закрепляемого конца анкерного болта предлагаемой специальной быстронабирающей прочность полимерной

0 композицией, обладающей по сравнению с цементным раствором, более ЁЫСОКИМИ показателями собственной прочности и прочности сцепления со стальным анкером и бетоном строительной конструкции позво5 ляют сократить в два-три раза сроки ввода в эксплуатацию строительной конструкции.

Способ реализуется при помощи анкерного болта, изображенного на фиг.1; на

0 фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Анкерный болт включает стержень 1 с резьбой и коническим утолщением 2 раздвижную зубчатую втулку 3 с вертикальными пазами 4, два стяжных пружинных

5 кольца 5, шайбу 6 и два штифта 7. Верхний конец болта имеет резьбу для навинчивания гайки 8, используемую при возведении анкерного болта и креплении оборудования к строительной конструкции. На нижний ко0 нец стержня надевается и приваривается к нему коническое утолщение 2. На конус надета раздвижная зубчатая втулка 3, стянутая пружинными кольцами 5. От смещения вверх по конусу во время возведения анкер5 ного болта раздвижная втулка удерживается шайбой 6 и двумя штифтами 7.

Способ осуществляется следующим образом.

При возведении анкерного болта сначала бурят скважину, например, станком вращательного бурения. Затем подготавливают скважину к установке анкерного болта, очищая ее продувкой или иным способом. Далее приготавливается предлагаемая быс- тротвердеющая полимерная композиция и заливается ею частично скважина на высоту конического утолщения 2. Собранный анкерный болт устанавливают в скважину до упора его в дно скважины, при этом полимерная композиция выдавливается через пазы 4, благодаря чему исключаются воздушные пробки снизу стержня 1 и втулки 3.

Затем на стержень 1 надевается вспомогательная труба несколько большей длины, чем стержень (на фиг. 1 не показана) так, чтобы она нижним торцем упиралась в раздвижную втулку 3 и ударом молотка или кувалды по ней осаживаюг втулку вниз по коническому утолщению 2 до врезания ее зубцов в бетон строительной конструкции. После этого снимают вспомогательную трубу, надевают на болт вспомогательную стальную скобу 10, шайбу 11, имеющие отверстия для прохода стержня 1, так, чтобы стальная скоба опиралась на плоскость строительной конструкции, а потом, навинчивая гайку 8, производят натяЗкение стержня, что обеспечивает расклинивание втулки 3 и создание необходимого распора для закрепления анкерного болта.

Далее заливается оставшаяся часть скважины доверху той же предлагаемой свежеприготовленной полимерной композицией 9 и выдерживается в течение одних суток для отверждения. По истечении суток отвинчивается гайка 8 и снимаются вспомогательная скоба 10 и шайба 11. После этого приступают к монтажу оборудования.

Таким образом, предлагаемые способ закрепления анкерного болта с помощью быстротвердеющей полимерной композиции указанного выше состава и анкерный бол т, показанный на фиг.1, имеют существенные преимущества перед известными

способами и устройствами, принятыми в качестве аналогов и прототипа.

Использование изобретения позволит повысить надежность получаемых результа- тов при динамических испытаниях сооружений и строительных конструкций. Изобретение может использоваться как при строительстве новых предприятий, так и при реконструкции действующих в различ- ных отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

1.Способ закрепления анкерного болта, включающий размещение в скважине стержня, имеющего коническое утолщение

на нижнем конце, и охватывающей ушире- ние раздвижной втулки, осаживание втулки до контакта ее с боковой поверхностью скважины и натяжение стержня, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности закрепления болта, скважину перед размещением в ней стержня частично заливают композицией состава, мас.%: Эпоксидная

смола ЭД-2028,7-35,8

Полиэтиленполиамин 4,3-6,4 Стиросил3,6-8,6

Этилсиликат ЭТС-400,4-0,9

Кварц

пылевидный КП-353,8-57,5,

а после размещения стержня с одновременным выдавливанием композиции на высоту утолщения, осаживания втулки и натяжения стержня заливают композицией остальную часть скважины, причем стержень размеща- ют в скважине до его упора в дно скважины, а натяжение стержня осуществляют до отверждения композиции.

2.Анкерный болт, включающий стержень с коническим утолщением на нижнем

конце и охватывающую стержень раздвижную втулку с зубчатой внешней поверхностью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности закрепления болта, втулка выполнена на всю ее высоту с пазами

на внешней поверхности для выхода воздуха из-под ее нижнего торца.

Составы и свойства эпоксидных композиций

Использование: крепление оборудования к несущей поверхности сооружений, подверженных знакопеременным динамическим воздействиям. Сущность изобретения, способ закрепления анкерного болта включает размещение его в скважине и омоноличивание крепления с помощью твердеющего состава. При этом скважину сначала заливают быстротвердеющей полимерной композицией на высоту конического утолщения стержня, затем устанавливают в ней анкерный болт до упора в дно скважины, осаживают вниз по коническому утолщению раздвижную втулку до врезания ее зубцов в бетон строительной конструкции, производят натяженме стержня и заполняют оставшуюся часть скважйныТгОй же композицией. Использованная полимерная композиция включает следующие компоненты, мас.%: эпоксидная смола ЭД-20 28,7-35,8; полиэтилен полиамин 4,3-6,4; стиросил 3,6-8,6; этилсиликат ЭТС-40 0,4-0,9; кварц пылевидный КП-3 53,8-57,5. Анкерный болт для крепления оборудования включает стержень с резьбой и коническим утолщением, раздбижную втулку, два стяжных пружинных кольца, шайбу и два штифта. Верхний конец болта имеет резьбу для навинчивания гайки. Втулка выполнена на всю ее высоту с пазами на внешней поверхности. Пазы предназначены для выхода воздуха из-под нижнего торца втулки. 2 с.п. ф-лы. 2 ил.

Свойства

Железойетаннуя Хтст/зукция

Свойства

А-А

Фм.г