Фундаменты под динамические нагрузки
Фундаменты под динамические нагрузки
Возведение фундамента – это процесс, при осуществлении которого требуется учитывать различные нагрузки. Одним из наиболее важных моментов является устойчивость к динамическим нагрузкам, возникающим в ходе работы механического оборудования. В число причин, вызывающих появление динамических нагрузок, входят:
- функционирование машин с неравномерно движущимися частями;
- движение транспорта как по поверхности земли, так и под землей;
- трамбовка грунта во время во время обустройства подушки основания здания;
- углубление свай;
- работа лесопильного оборудования или компрессоров и прокатных станов.
Особенности и классификация фундаментов под динамические нагрузки
Сооружение основания, предназначенного для обеспечения устойчивости к динамическим нагрузкам, необходимо при возведении промышленных зданий, в которых установлены опорные колонны, и, соответственно, фундаментов под станки. Такие фундаменты имеют ряд особенностей, учитывать которые необходимо при строительстве. В первую очередь это касается колебаний, которые приходится выдерживать основанию под станки и машины.
Конструкция фундамента под динамические нагрузки
Испытываемые колебания могут быть и статические, и динамические. Возникновение динамических нагрузок связано с колебаниями во время работы промышленного оборудования и строительной техники, проведением взрывных работ или с сильными порывами ветра. Проектирование основания осуществляется в соответствии со СНиП 2.02.05-87.
Основная цель обеспечить безопасную эксплуатацию машин, без причинения какого-либо ущерба возведенному зданию. Основания машин с динамическими нагрузками проектируют:
- Монолитными, где предусмотрено наличие приямков, колодцев или отверстий, в которых размещаются части оборудования.
- Стенными. Имеющими основание в виде ростверка, стены и верхнюю плиту, опирающуюся на колонны.
- Рамными, представляющими собой конструкцию из верхней плиты и балок, которые опираются на нижнюю плиту фундамента через ряд стоек.
- Облегченными, где опору создают колонны.
Для того чтобы успешно выдерживать довольно высокие динамические нагрузки возводимое основание должно:
- Обладать значительной массой, обеспечивающей устойчивость к существующим и предстоящим нагрузкам. Уровень сопротивляемости основания вибрациям напрямую зависит от его массы.
- Отличаться значительной прочностью, обеспечивающей долгосрочную эксплуатацию и самого оборудования, и здания, в котором оно установлено.
- Иметь довольно высокую инертность. Фундаменту, сооруженному под оборудование, предстоит выдержать воздействие агрессивных сред. В их число входят смазка, машинные масла и другие жидкости, оказывающие разрушающее действие на само основание и грунт.
При сооружении такого фундамента необходимо в точности следовать рекомендациям и соблюдать все установленные нормы в отношении габаритов и правил возведения основания и крепления на нем оборудования.
Важно обеспечить полное отсутствие уклона ростверка. Это гарантирует равномерное распределение нагрузки и тем самым продлит срок эксплуатации оборудования и фундамента.
Основное требование, предъявляемое к фундаментам, на которых установлено ударное или иное оборудование, заключается в соответствии стандартам безопасности труда и обеспечении эффективной защиты от вредного влияния динамических нагрузок на оборудование, установленной как на самом основании, так и в непосредственной близости от него.
Фундамент под оборудование
Для соблюдения указанных условий необходимо при возведении подобных фундаментов строго следовать нормам, установленным СНиП:
Как указывает руководство, фундаменты машин, подверженных динамическим нагрузкам сооружают в виде монолитной плиты. Они могут быть сборными и сборно-монолитным. По существующим требованиям и нормам основание под динамические нагрузки возводится монолитным железобетонным. Класс бетонной смеси, используемой для его сооружения – В15. Отличие основания под машины с динамическими нагрузками от фундаментов под жилые постройки заключается в их конструкции.
Проектирование фундаментов машин с динамическими нагрузками
Большая часть динамических нагрузок – ударное воздействие. Это может быть и одиночный импульс, и изменяющаяся внешняя нагрузка. Эти явления и вызывают свободные или вынужденные колебания.
Турбогенератор — оборудование с динамическими нагрузками
Надежные основания обустраивают для установки машин:
- вращающихся равномерно, к числу которых относятся электродвигатели и турбогенераторы;
- вращающихся не только равномерно, но и с поступательным и возвратным движением, а это могут быть компрессоры или двигатели внутреннего сгорания;
- совершающих возвратно-поступательное движение одновременно с ударами.
Машины и механизмы могут оказывать на фундамент воздействие, совершая возвратно-поступательное движение, совмещенное с неравномерным вращением или передавать на основание случайные нагрузки. Для точного проектирования основания под динамические нагрузки необходим профессиональный расчет. Коэффициенты жесткости для фундаментов на естественной платформе определаются по формулам:
где kz – это коэффициент жесткости при вертикальных поступательных движениях фундамента;
А – площадь платформы;
Сz – жесткость основания при осуществлении поступательного вертикального перемещения фундамента.
При горизонтальных движениях фундаментов:
Вся работа – это несколько обязательных этапов, в ходе которых проводится расчет амплитуды колебания основания, которая должна полностью соответствовать установленной правилами. Установки значений давления под подошвой и расчет прочности всех элементов, из которых состоит фундамент.
Выбирая марку бетона для создания железобетонной конструкции, необходимо учитывать наличие воздействия на фундамент и динамической нагрузки, и статистических нагрузок, и высоких технологических температур, оказываемых в одно время. Посмотрите видео, как правильно выбрать марку бетона.
Платформа, на которой будут установлено оборудование, должна обеспечить безопасность и эффективность труда, а расчет материалов и параметров должен гарантировать продолжительный срок ее эксплуатации. Основание для проектирования подошвы, которая имеет в большинстве случаев прямоугольную форму, является правильный расчет. В первую очередь стоит сказать о том, что высота фундаментов машин предусматривается минимальная, так она тесно связана с размерами крепежных болтов и глубиной их заделки.
На данном этапе выбирается проектная марка бетона, которая в соответствии со СНиПом должна быть не менее М150 или М200. Расчет фундамента выполняется для установки как единичной модели, так и нескольких машин динамической нагрузки. Выполнение данных работ связано с определением центра тяжести и учетом волн, распространяемых в грунте при работе низкочастотных или других машин.
Сооружение фундамента под динамические нагрузки
Необходимое условие прочности сооружения – отделение фундаментов машин от оснований построек специально спроектированными швами. При проектировании фундамента машин с динамическими нагрузками в обязательном порядке принимают расчет технические характеристики, которыми обладает оборудование, амплитуда колебаний непосредственно машин и расположенных поблизости конструкций. Необходимо принимать в расчет динамические нагрузки, действующие на оборудование и крепежные болты.
При установке колонн необходимо использовать «стаканы»
Особого внимания заслуживают значения предельных колебаний всего фундамента и его частей. Оборудование, установленное на сооружаемом основании, требует наличия дополнительных подъямков или колодцев, которые также подвергаются определенным нагрузкам и испытывают колебания. Приступая к сооружению основания машин с динамическими нагрузками необходимо учесть наличие дополнительных крепежных болтов и других элементов, которым снабжено оборудование при поставке.
Машины с динамическими нагрузками устанавливают как можно дальше от объектов, обладающих повышенной чувствительностью к вибрации, к числу которых относятся опорные колонны. Установка машин на открытой площадке требует наличия данных о глубине промерзания грунта. В большинстве случаев машины с динамическими нагрузками устанавливают на мелкозаглубленном фундаменте. Если сооружение подобного основания ведется на сложном грунте, то используют свайную конструкцию, колонны в которой имеют различную глубину проникновения в грунт.
Такие колонны, как правило, делают в «стакане», который армируют и заполняют бетоном. Эти железобетонные колонны становятся надежной опорой будущего фундамента. Они надежно укрепляют грунты. Создание основания для машин с динамическими нагрузками требует поэтапного выполнения работ с учетом особенностей, которыми обладает оборудование.
Бетонирование выполняется в непрерывном режиме. При необходимости технология выполнения работ допускает сооружение рабочих швов, места нахождения которых, указаны на чертежах и установлены еще на стадии проектирования.
Выбирая место, в котором будет установлено оборудование, необходимо принять во внимание установленное расстояние от машины до той точки, где расположены опорные колонны или другое оборудование. Это расстояние не должно быть меньше одного метра от выступающих частей машины. Фундамент, на который опираются стены помещения или колонны, не может быть связан с основанием, обустроенным для машин с динамическими нагрузками. Посмотрите видео, как производится установка опорных колонн.
Определив расстояние от каждой опорной колонны, приступают к разметке, в соответствии с которой подготавливают котлован. В открытых цехах глубина котлована определяется глубиной промерзания грунта. Подсыпку делают песком, тщательно промочив и уплотнив его.
После выставления опалубки и укладки армировочной сетки на опалубку необходимо уложить шаблон. Используя отверстия, подготовленные в нем, с помощью гаек фиксируют фундаментные болты.
Заливку опалубки проводят послойно. Уплотняют каждый слой, толщина которого составляет 15 сантиметров, штыкованием. Спустя 28-30 дней проводят прочностные испытания и только после этого подписывают акт о приемке работ.
Устройство фундаментов при динамических нагрузках
Машиной принято называть любой механизм, осуществляющий целесообразное движение для преобразования энергии или для производства полезной работы.
Фундамент под любую машину должен служить для нее надежным основанием. Для соблюдения этого условия необходимо, чтобы конструкция фундамента:
- имела удобное размещение в плане;
- обеспечивала надежное крепление машины;
- отвечала требованиям прочности,
- устойчивости,
- экономичности,
- выносливости;
- не допускала осадок и деформаций,
- нарушающих условия, необходимые для нормальной эксплуатации машин;
- не допускала возникновения сильных вибраций, мешающих работе машины и обслуживающего персонала, а также создающих какие-либо другие помехи.
Фундаменты машин с динамическими нагрузками должны отделяться от смежных фундаментов здания, сооружения и оборудования сквозным швом. Расстояния между боковыми гранями фундаментов машин и смежных фундаментов конструкций Должны 
быть не менее 100 мм.
Фундаменты машин следует проектировать бетонными или железобетонными монолитными и сборномонолитными, а при соответствующем обосновании сборными.
Монолитные фундаменты допускается предусматривать под все виды машин с динамическими нагрузками, а сборномонолитные (или сборные) — главным образом под машины периодического действия (с вращающимися частями, с кривошипношатунными механизмами и др.). Устройство сборномонолитных и сборных фундаментов под машины с ударными нагрузками не допускается.
Проектный класс бетона для монолитных и сборномонолитных фундаментов должен быть не ниже В 12,5, а сборных — В15.
Форму фундаментов под машины необходимо принимать наиболее простую.
Фундаменты машин допускается проектировать отдельными под каждую машину или общими под несколько машин.
По конструкциям фундаменты под машины с динамическими нагрузками делятся на два основных вида — массивные, рамные.
Массивные фундаменты выполняются в виде сплошных блоков или плит с выемками, отверстиями, необходимыми для размещения и крепления частей машины и ее обслуживания (рис. 9.1). Преимуществом массивных фундаментов является их большая жесткость, которая, как правило, позволяет пренебрегать в расчетах деформациями таких фундаментов и рассматривать их как твердые тела.
Существуют основные группы конструкций фундаментов под машины с динамическими нагрузками:
· массивные (жесткие)
- рамные фундаменты (с нежестким верхним строением).
Наиболее распространенными фундаментами под машины являются массивные, выполняемые в виде сплошных тяжелых бетонных блоков с соответствующими устройствами для крепления машин. Иногда машины крепят к фундаментам на амортизаторах (стальные пружины или резиновые прокладки), смягчающие динамические нагрузки.
9.5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ (ч. 1)
Ниже приведены примеры расчетов массивных фундаментов на периодическую (гармоническую) и ударную нагрузки и пример расчета рамного фундамента на гармоническую нагрузку. Примеры расчетов фундаментов под машины можно найти в «Руководстве по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками» [6].
Пример 9.1. Рассчитать фундамент лесопильной рамы. Расчет фундаментов лесопильных рам производится как для машин с кривошипно-шатунными механизмами по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками». Целью расчета является определение размеров фундамента, соответствующих требованиям экономичности и обеспечивающих допустимый уровень колебаний.
Исходные данные: марка машины РД 76/6; масса машины 15 т; масса приводного электродвигателя 2 т; мощность приводного электродвигателя 90 кВт; частота вращения электродвигателя 720 мин –1 ; частота вращения главного вала nr = 320 мин –1 . Расчетные динамические нагрузки, координаты точек их приложения, координаты центра тяжести машины, размеры верхней части фундамента, диаметр, конструкция и привязка анкерных болтов и другие исходные данные для проектирования заданы в строительном задании завода — изготовителя машины на устройство фундамента. Схема нагрузок, действующих на фундамент, приведена на рис. 9.1. Допускаемые амплитуды горизонтальных и вертикальных колебаний фундамента для I гармоники должны быть не более 0,19 мм.
Решение. Конструкцию фундамента пилорамы принимаем массивной из монолитного железобетона. Фундамент состоит из нижней прямоугольной плиты размером 6×7,5 м и высотой 2 м, принятыми из условий расположения приводного электродвигателя, требований симметрии и оптимальной массы фундамента, и верхней скошенной части, принятой по технологическим условиям. Отметка засыпки грунта находится на уровне верха прямоугольной плиты. Материал фундамента — бетон марки М200, арматура — горячекатаная, круглая и периодического профиля, соответственно классов A-I и А-II.
Схема масс элементарных объемов фундамента и машины с привязкой их к осям фундамента, проходящим через центр тяжести подошвы фундамента, приведена на рис. 9.1. Масса пилорамы m1 = 15 т; масса скошенной части фундамента m 2 = 22,25 т; масса прямоугольной части фундамента m3 = 216 т; масса электродвигателя с подбеточкой m4 = 2+18 = 20 т.
Полная масса фундамента
mf = 22,25 + 216 + 18 = 256,25 т.
Масса пилорамы и электродвигателя привода
Масса всей установки
Находим координаты центра тяжести установки по оси Z . Статические моменты масс элементов установки относительно оси, проходящей через подошву фундамента, будут:
т·м.
Расстояние от центра тяжести установки до подошвы фундамента
м.
Находим координаты по оси X . Расстояние до центра тяжести установки по оси X‘
м.
Координату центра тяжести установки по оси Y не определяем, так как эксцентриситет до оси Y весьма мал ( X (по направлению действия динамических сил).
В основании фундамента залегают пески средней крупности, средней плотности маловлажные с расчетным сопротивлением R = 350 кПа и модулем деформации E = 3·10 4 кПа. Проверяем условие (9.1) при γc = 1 и γc1 = 1. Среднее давление p = Q/A , где Q = mg , тогда
кПа 3 ;
Cφ = 2·44 140 = 88 280 кН/м 3 ;
Cx = 0,7·44 140 = 30 900 кН/м 3 .
Коэффициенты жесткости для естественного основания находим по формулам (9.8), (9.9) в (9.10), где Iφ = 6·7,5 3 /12 = 210,94 м 4
kz = 44 140·6·7,5 = 1 986 400 кН/м;
kx = 30 900·6·7,5 = 1 390 000 кН/м;
kφ = 88 280·210,94 = 18 623 000 кН/м.
Значения коэффициентов относительного демпфирования определяем по формулам (9.13) и (9.15):
; .
Расчетные динамические нагрузки (для первой гармоники возмущающих сил и моментов) определяем следующим образом:
тогда при Fv = 208 кН, Fh = 39 кН, e = 0,173 – 0,08 = 0,093 м и e1 = 5,95 – 1,516 = 4,434 м
M = 208·0,093 + 39·4,434 = 19,4 + 173 = 192,4 кН·м.
Амплитуды горизонтально-вращательных и вертикальных колебаний фундамента определяются по формулам:
;
;
;
.
Для вычисления по этим формулам амплитуд следует определить входящие в них дополнительные параметры:
с –1 ;
;
здесь значение θ = 1614,4 т·м 2 получено путем разбивки фундамента и машины на элементарные тела, вычисления для них собственных моментов инерции и добавления переносных моментов инерции, равных произведению масс элементарных тел на квадраты расстояний от их собственных центров тяжести до общего центра тяжести установки;
;
с –1 ;
кН·м ;
т·м 2 ;
с –1 ;
с –1 ;
;
;
;
;
.
; ;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Подставляя найденные параметры в соответствующие формулы находим:
= 1,2·10 –4 м = 0,12 мм;
Следовательно, параметры фундамента выбраны правильно.
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Общие требования
Читайте также:
|
| Наименование оборудования | Коэффициент динамичности |
| Дробилки конусные, щековые и молотковые | |
| − вертикальная нагрузка | 5,0 |
| − горизонтальная нагрузка, равная 10% от веса машины | 2,0 |
| Дробилки молотковые | |
| − вертикальная нагрузка | 3,0 |
| − горизонтальная импульсная нагрузка, равная 50% от веса машины | 2,5 |
| Мельницы шаровые, ММС | 2,5 |
| Классификаторы | 1,5 |
Продолжение таблицы 2.22
| Наименование оборудования | Коэффициент динамичности |
| Конвейеры: | |
| − средняя часть, концевые станции и разгрузочные тележки | 1,3 |
| − приводные станции | 1,5 |
| − натяжные станции | 1,0 |
| Насосы центробежные | |
| − 750 об/мин | 1,6 |
| − 1000 об/мин | 2,0 |
| − 1500 об/мин | 3,0 |
| Грохоты вибрационные | 4,0 |
| Вращающиеся печи | 2-2,5 |
| Вентиляторы центробежные | |
| − 750 об/мин | 1,35 |
| − 1000 об/мин | 1,60 |
| − 1500 об/мин | 2,25 |
| Компрессоры горизонтальные и вертикальные | 5,0 |
| Кран мостовой электрический грейферный | 1,2 |
| Питатели тарельчатые, пластинчатые и маятниковые | 1,5 |
| Питатели лотковые | |
| − вертикальная нагрузка | 1,5 |
| − горизонтальная нагрузка | 2,0 |
| Пластинчатые транспортеры и их приводы | 1,5 |
| Пневматические винтовые насосы | 1,5 |
| Редукторы | 1,2 |
| Рукавные фильтры | 1,2 |
| Сушильные барабаны | 1,5 |
| Скрубберы промывочные | 3,0 |
| Тельферы | 1,1 |
| Упаковочные машины | 1,2 |
| Фильтры барабанные и дисковые | 1,1 |
| Холодильники | 1,5 |
| Цепные транспортеры | 1,2 |
| Конец таблицы 6.22 | |
| Наименование оборудования | Коэффициент динамичности |
| Питатели шлама | 1,2 |
| Шнеки транспортные, разгрузочные, смесительные, просеивающие | 1,2 |
| Элеваторы ковшовые | 1,3 |
| Электрофильтры (встряхивающие устройства) | 1,2 |
| Примечание: Приведенные в табл. 23 значения коэффициента динамичности заимствованы из «Временных указаний по определению технологических нагрузок при проектировании рудоподготовительных предприятий металлургической промышленности, из данных заводов-изготовителей и материалов Гипроцемента. |
6.6.3.3 Установка конусных дробилок крупного дробления, щековых, конусных среднего и мелкого дробления выполняется на специальных фундаментах. Фундамент дробилок должен быть массивным, монолитным без больших проемов. Во избежание передачи динамических нагрузок от вибраций и других сотрясений, фундаменты дробилок должны отделяться от перекрытий зданий, сооружений и колонн зданий. Площадь основания фундамента принимается по конкретному грунту и допускаемому на этот грунт удельному давлению.
Отношение веса фундамента к весу дробилок должно быть равным от 3 до 5.
Фундамент дробилок рекомендуется изготавливать из бетона марки 300.
6.6.3.4 Дробилки больших размеров с простым и сложным качанием дробящих тел закрепляются на фундаментах, с дальнейшей подливкой их цементным раствором. Дробилки закрепляются на фундаментах анкерными болтами. При монтаже крупных дробилок рекомендуется применять анкерные болты в колодцах с анкерными плитами, что дает возможность осмотра в нишах и замены анкерных болтов в нишах во время эксплуатации. Внутренний диаметр трубы колодца в фундаменте под анкерный болт должен быть не менее двух диаметров анкерного болта.
Колодцы анкерных болтов засыпаются песком на всю высоту болтов, промасленной паклей на высоту 200 мм от верхней плоскости фундамента, чтобы исключить полную заливку болта в колодце (Рис. 1).
6.6.3.5 Для уменьшения вибраций и сотрясения фундаментов, а также уменьшения шума, станины дробилок рекомендуется устанавливать на принятые расчетом виброоснования, которые смягчают передаваемые фундаменту динамические нагрузки.
6.6.3.6 Выверку станины на фундаменте рекомендуется выполнять с помощью клиньев, как менее трудоемкий вариант, а затем выполнить подливку жидким бетоном. Подлитый жидкий бетон рекомендуется уплотнять вибраторными трамбовками для подливки полной опорной площади станины. Анкерные болты, после указанных выше операций по засыпке, заливают одновременно с подливкой станины дробилки после ее выверки.
6.6.3.7 Положение станины (рамы) относительно горизонтальной плоскости проверяют по уровню в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Станине придают нужное положение путем подбивки клиньев, а затем выполняется подливка жидким бетоном на высоту около 50 мм.
После затвердевания бетона, клинья могут удаляться, затягиваются анкерные болты. Необходимо отметить, что выверка станины требует проверки строгой параллельности главных валов и вала электродвигателя.
6.6.3.8 Установка плиты фундамента считается законченной, если ее общий наклон вдоль оси вала (машины) не превышает 0,15 мм, а в поперечном направлении составляет не более 0,3 мм на 1 м длины.
6.6.3.9 Точность установки дробилки (машины) на фундаменте (мм на 100 м длины) принимается:
− вдоль вала − 0,2 – 0,3 мм;
− поперек вала − 0,2 – 0,3 мм.
2 – цементная заливка;
Рисунок 1 – Колодец анкерного болта
Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 48 ; Нарушение авторских прав
Adblock
detector