Выбор материалов для производства фундаментных болтов

Фундаментные болты относятся к специальным метизам, применяемым для крепления промышленного оборудования, воздушных линий электропередач и строительных сооружений к основаниям. Эти крепежные элементы работают в жестких условиях воздействия значительных динамических нагрузок, в различных климатических зонах и условиях эксплуатации. Поэтому к ним предъявляются высокие требования, регламентированные отдельным нормативным документом. ГОСТ 24379 определяет не только конструкцию фундаментных болтов, но и материалы для их изготовления. Изделия должны производиться из высокопрочных углеродистых и легированных сталей.

Температурные условия применения и тип конструкции

При выборе марки стали для изготовления фундаментных болтов важно учитывать условия эксплуатации, включая тип анкеруемого сооружения и температуру наружного воздуха зимой. В качестве последнего параметра используется температура наиболее холодных суток в регионе строительства. Что касается закрепляемой конструкции, то стандарте в отдельную группу выделены опоры линий и сетей электропередач. В связи с важностью данных коммуникаций, для них действуют более жесткие требования к качеству сталей для изготовления фундаментных болтов. Для крепежа, который будет эксплуатироваться в суровом климате, следует применять марки сталей с высокой ударной вязкостью и расширенным объемом контроля физико-механических свойств. Например, если рабочая температура достигает минус 65 °С, то фундаментные болты изготавливают из сталей 09Г2С-8 и 10Г2С1-8.

Таблица 1. Марки сталей фундаментных болтов

Фундаментные болты хладостойкого исполнения, предназначенные для эксплуатации при температуре ниже минус 40 °С, имеют обозначение «ХЛ», нанесенное на торце дополнительно к диаметру резьбы и длине изделия.

Прочностные характеристики

Несущие способности фундаментных болтов зависят от марки стали и диаметра изделия (таблица 2). В своде правил СП 16.13330.2017 указывается, что изготавливаемые модели имеют классы прочности 5.6, 5.8, 8.8, 10.9, 12.9.

Таблица 2. Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов в Н/мм²

Напомним расшифровку обозначения класса прочности. Первое число, умноженное на 100, соответствует значению предельной нагрузки на растяжение. Вторая часть после точки представляет собой отношение предела текучести к пределу прочности на разрыв (первая цифра).

Прочностные свойства материала используются при расчете диаметра болта. Помимо этих характеристик, в вычислениях используются:

• статические и динамические нагрузки, действующие на закрепляемую конструкцию (силы сжатия, сдвига, изгибающий момент, усилие предварительной затяжки);
• тип конструкции фундаментного болта по ГОСТ 24379: с отгибом, с анкерной плитой, составные, съемные, прямые и конические;
• класс бетона;
• расстояние между болтами и их количество;
• коэффициенты, учитывающие конструкцию, размеры болта и число циклов нагружения соединения.

Значения расчетных коэффициентов принимаются по СП 43.13330.2012. Для приблизительных оценок могут использоваться онлайн-калькуляторы.

Для фундаментных болтов из углеродистых сталей диаметром до 48 мм применяют гайки класса прочности 4 по ГОСТ Р 52628, а при диаметрах свыше 48 мм — из стали не ниже группы 02 по ГОСТ 18216.

Защита от коррозионного разрушения

На фундаментные болты наносят защитный слой цинка, который повышает срок их эксплуатации и увеличивает стойкость стали к коррозионному разрушению. Наибольшее распространение получили два метода цинкования:

• гальванический;
• термодиффузионный.

Первый заключается в электрохимическом осаждении цинка из водного раствора этого вещества при температуре 65 °С. При термодиффузионном способе нанесения покрытия фундаментные болты и цинковый порошок загружаются в печь и нагреваются до высоких температур (280–650 °С). Испаряющийся цинк за счет диффузии со стальной поверхностью образует интерметаллический слой, который состоит из атомов железа и цинка. Термодифуззионное покрытие считается лучшим по прочности и надежности сцепления с основным металлом. Толщина защитного слоя составляет 20–60 мкм. У гальванического метода этот параметр находится в пределах 5–20 мкм, что требует дополнительной защиты в виде лакокрасочного или полимерного покрытия.

ООО «Керн» специализируется на серийном изготовлении фундаментных болтов в соответствии с ГОСТ 24379-2012. Метизы могут быть выполнены из различных марок сталей и поставлены на объект в согласованные сроки. Также возможно производство нестандартных крепежных изделий по чертежам заказчика.