Устройство фундамента под оборудование

Устройство фундамента под оборудование

Фундаменты под оборудование и под жилые или хозяйственные постройки отличаются друг от друга как размерами, так и конструкцией. Часто они кроме статической нагрузки должны быть рассчитаны на действие динамических сил, возникающих при работе механизмов. Также основания постоянно подвергаются действию разных химических веществ, которые оказывают на них разрушительное действие. Поэтому они должны быть прочными и устойчивыми к действию агрессивных сред. На предприятиях и в небольших мастерских эксплуатируются различные группы оборудования, имеющие разные характеристики. Фундаменты под каждую из них проектируются по соответствующим техническим условиям, соблюдение которых обеспечивает надежность возводимой конструкции.

Требования к фундаментным конструкциям под оборудование

Требования к фундаментам под промышленное оборудование выдвигаются высокие по разным критериям. Это связано с тем, что они испытывают разноплановые нагрузки и подвержены часто воздействию агрессивных веществ.

Фундамент с приямком

Фундаментная конструкция под оборудование должна обладать следующими свойствами:

  • значительной прочностью, чтобы выдерживать динамические и статические воздействия со стороны установленного механизма;
  • химической стойкостью (инертностью);
  • значительной массой, обеспечивающей сопротивление вибрационным нагрузкам (гашение колебаний);
  • минимальными отклонениями от плановых размеров, то есть габариты опоры должны практически полностью соответствовать расчетным параметрам;
  • большей, чем у монтируемого агрегата, площадью опоры.

Высокая прочность и устойчивость к действию химически активных компонентов определяют в значительной степени срок службы основания и, в ряде случаев, рабочих установок.

Разрушающими опору агрессивными веществами являются:

  • смазочные материалы;
  • охлаждающие жидкости;
  • различные технические масла;
  • разное топливо и прочие.

Гашение вибраций массивным основанием от работы механизмов с динамическими нагрузками (пример таких агрегатов – прокатные клети, молоты) имеет большое значение. Это связано с тем, что колебания вызывают сокращение срока эксплуатации всей постройки и самого оборудования, а также соседних механизмов.

Вибрации возникают из-за наличия неравномерно вращающихся деталей в машине: режущих инструментов, роторов, шкивов и прочих.

Кроме размеров (длины, ширины, высоты) опорной конструкции, с чертежом должны совпадать и места расположения крепежных элементов. Допустимы только минимальные расхождения.

Если не предусмотрено конструктивными особенностями оборудования, то уклоны на установочной площадке должны отсутствовать, чтобы можно было правильно и быстро выполнить монтажные работы.

Агрегаты небольшой массы (до 2 т), которые не вызывают значительных динамических воздействий на опору, монтируют непосредственно на железобетонные полы либо межэтажные перекрытия. Если требуется, то их подготавливают соответствующим образом, усиливая основу путем армирования и заливки бетоном. Такие опорные конструкции выделяют в фундаменты первой группы.

Подготовленное основание

Общие нормативные регламентации

Построенный фундамент под установку оборудования должен обеспечивать безопасность трудового процесса (соответствовать действующим нагрузкам по прочности) и удобство обслуживания смонтированных на нем механизмов. Для этого делают приямки (или подвалы), прокладывают прочие инженерные коммуникации.

Кроме рассмотренных критериев, которым должны соответствовать опорные конструкции под оборудование, к фундаментам с динамическими нагрузками и процессу их возведения предъявляются следующие требования:

  • нужно, чтобы строительство и проектирование оснований выполнялось компетентными специалистами с высоким квалификационным уровнем, а также опытом проведения подобных работ;
  • для создания проекта нужно, чтобы исходные данные имелись в требуемом объеме и интерпретировались только профессионалами;
  • процесс строительства должен сопровождаться постоянным контролем качества проведения работ;
  • нужно, чтобы действия всех участников строительного процесса были четко скоординированы;
  • построенные фундаменты должны быть используемыми по назначению, соответствующему указанному в проектной документации;
  • для строительства следует применять материалы, отвечающие нормативным требованиям;
  • обслуживание оснований следует выполнять так, чтобы конструкция прослужила максимально возможный срок;
  • надежность и максимально возможная простота крепления (как пример – анкерные болты, вмуровываемые в бетон).

В видеоролике далее даются рекомендации по обустройству фундаментов под станочное оборудование.

Все работы по проектированию и возведению опорных конструкций под механизмы должны выполняться специалистами для достижения соответствия построенной конструкции техническим условиям и действующим стандартам. Важным фактором является также экономичность воздвигаемой фундаментной конструкции, благодаря чему все расходы сводятся к минимуму.

Разнообразие оборудования

Когда речь идет об основаниях под оборудование, то следует учитывать, что существует большое его разнообразие, объединенное в отдельные группы. Нормативными документами предполагается расчет фундамента под каждую из них вести с учетом эксплуатационных особенностей механизмов.

Металлообрабатывающий станок

Фундаментные конструкции проектируют и возводят под следующие группы машин:

  • с кривошипно-шатунными механизмами: компрессоры поршневые, рамы лесопильные, дизели, мотор-компрессоры;
  • турбоагрегаты: турбовоздуходувки, турбокомпрессоры, турбогенераторы;
  • электрические машины, такие как синхронные компенсаторы и мотор-генераторы;
  • штамповочные или ковочные молоты кузнечные;
  • прокатное оборудование (вспомогательного или основного типа);
  • копры, предназначенные чтобы разбивать скрап;
  • вращающиеся печи;
  • дробилки (гирационные, трубчатые, щековые, валковые) и мельничные агрегаты;
  • металлорежущие станки;
  • прессы;
  • машины формовочные (используемые как в литейном производстве, так и при изготовлении железобетонных блоков).

Каждая группа оборудования с динамическими нагрузками имеет свои особенности проведения расчетов оснований. Это связано с особенностями действия сил, возникающих при работе машин.

Монолитная основа сложной конструкции

Разновидности оснований

Для установки агрегатов используют разные фундаментные конструкции, соответствующие выдвигаемым нормами требованиям.

На практике машины устанавливают в основном на разновидностях опорных конструкций, представленных в таблице далее.

Источник:
http://kakfundament.ru/ustrojstvo/fundamenty-pod-oborudovanie

Пример расчета фундамента под оборудование

Рисунок 9 – Площадь подошвы фундамента

Данные для расчета.

*Учитывают степень динамичности машин с помощью коэффициента «α», изменяющегося от 0,3 до 1. Чем выше степень динамичности, тем меньше значение коэффициента «α» (приложение В).

1. Фундамент не должен давать значительной осадки, что достигается, если фактическое давление на грунт Р, кПа, основания системы «аппарат + фундамент» будет меньше нормативного

где Gм – вес фундамента:

V – объем фундамента, м 3

Н – общая высота фундамента, м

Н = 100 + 500 = 600 мм = 0,6 м

F – площадь фундамента, м 2

∆ — припуск на каждую сторону, ∆ = 0,1 м

F = (1880 + 2∙0,1)(1300 + 2∙0,1) = 6,36 м 2

V = 6,36∙0,6 = 3,8м 3

Р = (14,7 + 76)/0,5∙6,36 = 28,5 кН

2. Определяем возможное отклонение оси аппарата от оси фундамента – эксцентриситеты е и е1, которые не должны превышать 5% от соответствующей стороны фундамента

Из пропорций находим предельные эксцентриситеты е и е1, мм

е = 2080∙5/100 = 104мм

е1 = 1500∙5/100 = 75 мм

Расчет приспособлений для монтажа оборудования.

Расчет строп.

Стропы из стальных канатов применяются для соединения монтажных полиспастов с подъемно-транспортными средствами, якорями и строительными конструкциями, а также для строповки поднимаемого или перемещаемого оборудования и конструкций с подъемно-транспортными механизмами.

Для строповки тяжеловесного оборудования преимущественно используются инвентарные витые стропы, выполняемые в виде замкнутой петли, путем последовательной параллельной укладки перевитых между собой витков каната вокруг начального центрального витка. Эти стропы имеют ряд преимуществ: равномерность распределения нагрузки на все ветви, сокращение расхода каната, меньшая трудоемкость строповки. Технические данные рекомендуемых типов канатов приведены в приложении Г (таблица 1).

Канатные стропы рассчитываются в следующем порядке (рисунок 10).

1. Определяем натяжение в одной ветви стропа, кН:

где P – расчетное усилие, приложенное к стропу, без учета коэффициентов перегрузки и динамичности, кН;

m – общее количество ветвей стропа;

— угол между направлением действия расчетного усилия и ветвью стропа, которым задаемся исходя из поперечных размеров поднимаемого оборудования и способа строповки (этот угол рекомендуется назначать не более 45⁰, имея ввиду, что с его увеличением усилие в ветви стропа резко возрастает).

2. Находим разрывное усилие в ветви стропа, кН:

где kз коэффициент запаса прочности для стропа, в зависимости от типа стропа (приложении Г(таблица 2)).

3. По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей 1.приложения Г, подбираем наиболее гибкий стальной канат и определяем его технические данные: тип и конструкцию, временное сопротивление разрыву, разрывное усилие и диаметр.

Рисунок 10. Расчетная схема.

Рассчитать стальной канат для стропа, применяемого при подъеме при подъеме горизонтального цилиндрического теплообменного аппарата массой Go=15000кг.

1. Определить натяжение одной ветви стропа, задаваясь общим количеством ветвей m = 4 и углом наклона их =45⁰ к направлению действия расчетного усилия P.

2. Находим разрывное усилие в ветви стропа.

3. По найденному разрывному усилию, пользуясь приложением Г (таблица 1), подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6х36(1+7+7/7+14) о.с. (ГОСТ7668-80) с характеристика:

временное сопротивление разрыву, МПа…………………..1960

масса 1000м каната, кг………………………………………. 2130

Расчет траверс.

В практике монтажа оборудования применяются траверсы двух видов – работающие на изгиб и на сжатие. Первые конструктивно более тяжелые, но обладают значительно меньшими высотными габаритами, что имеет существенное значение при подъеме оборудования в помещениях с ограниченной высотой, а также при недостаточных высотах подъема крюка грузоподъемного механизма.

Расчет траверс, работающих на изгиб.

1. Подсчитываем нагрузку, действующую на траверсу, кН

где GO – масса поднимаемого груза, кг,

2. Определяем изгибающий момент в траверсе,

где а – длина плеча траверсы, см.

3. Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения траверсы, см 3 .

где m и R выбирают по приложению Г (таблицы 3 и 4).

Рисунок 11. Расчетная схема траверсы, работающей на изгиб.

4. Выбираем для траверсы сплошного сечения одиночный швеллер, двутавр или сплошную трубу, и по приложению Г (таблицы 5, 6, 7) определяем момент сопротивления WX, ближайший больший к WТР. В случае невозможности изготовления траверсы большого сечения при больших значениях WТР балки траверсы изготавливаются либо сквозного сечения из парных швеллеров или двутавров, а также из труб, усиленных элементами жесткости, либо, наконец, решетчатой конструкции.

Подобрать и рассчитать сечение балки траверсы, работающей на изгиб, для подъема ротора турбины массой GO =24тонны с расстоянием между стальными подвесками l = 4м (рисунок 11).

1. Подсчитываем нагрузку, действующую на траверсу:

2. Определяем изгибающий момент в траверсе:

3. Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения траверсы:

4. Выбираем по табличным данным конструкцию балки траверсы сквозного сечения, состоящую из двух двутавров, соединенных стальными мостиками на сварке.

5. Подбираем по таблице ГОСТ (приложение Г таблица 5) два двутавра №40 с =953 см 3 , определяем момент сопротивления сечения траверсы в целом:

> WТР=1624 см 3

что удовлетворяет условию прочности расчетного сечения траверсы.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 6693 ;

Источник:
http://studopedia.net/5_31834_primer-rascheta-fundamenta-pod-oborudovanie.html

Фундаменты под оборудование: особые требования, виды, проектирование, формулы расчета и особенности применения

На сегодняшний день существует СП для фундаментов под оборудование. СП — это свод правил, номер которого 26.13330.2012. Эти правила устанавливаю все необходимые требования, которые касаются не только практической части заливки фундамента, но и расчетной части, и проектировки.

Требования к фундаменту

Фундамент под оборудование должен соответствовать определенным требованиям, чтобы он мог успешно эксплуатироваться. Соблюдать их очень важно, так как обычно основание будет подвергаться воздействию агрессивных сред, динамическим нагрузкам, которые будет создавать промышленное оборудование, и т. д.

Читайте также  Строительные работы: Зачем снимать растительный грунт

Необходимо, чтобы фундамент соответствовал следующим требованиям:

  • высокий порог прочности, чтобы выдерживать и статические, и динамические нагрузки, которые будет создавать устройство;
  • необходимо наличие такого свойства, как инертность или, другими словами, стойкость к химическим веществам;
  • фундамент под оборудование должен иметь огромную массу, чтобы он мог гасить вибрацию, которую будет создавать включенный механизм;
  • отклонения от плановых размеров должны быть минимальными, то есть фактические размеры должны практически полностью соответствовать расчетным показателям;
  • площадь опоры должна быть больше, чем у аппарата, устанавливаемого на основание.

Стоит отметить, что прочность и химическая стойкость — это те свойства, от которых напрямую зависит срок службы фундамента. Теми веществами, которые негативно влияют на фундамент, являются:

  • смазочные вещества;
  • жидкости для охлаждения устройств;
  • масла технического предназначения;
  • топливо разного рода.

Описание параметров

Кроме двух основных свойств, очень важно, чтобы фундамент под оборудование мог успешно гасить вибрации, которые создает рабочий механизм. Это является очень важной функцией, так как если вибрации будут постоянно воздействовать на основание и агрегат, то от этого снизится срок эксплуатации. В некоторых случаях это негативно будет сказываться даже на соседних устройствах. Сами по себе вибрации возникают из-за того, что в промышленных машинах постоянно работают неравномерно расположенные вращающиеся детали.

Что касается совпадений с проектом и расчетами, то здесь важно отметить, что кроме стандартных высоты, длины и ширины, должны совпадать даже места расположения креплений оборудования. Допускаются лишь самые минимальные расхождения между проектом и фактической конструкцией.

Здесь можно добавить, что устройство фундамента под оборудование, которое весит до 2 т и считается малогабаритным, не всегда необходимо. Если такой аппарат помимо небольшого веса еще и не вызывает сильных динамических нагрузок во время работы, то его можно монтировать непосредственно на железобетонный пол. В некоторых случаях можно установить его на межэтажное перекрытие.

Регламентации по обустройству

Выше были рассмотрены основные требования, которым должен удовлетворять любой фундамент, предназначенный для установки на нем промышленного оборудования. Однако существуют и другие требования — для фундамента под оборудование с динамическими нагрузками, которым он должен соответствовать.

  1. Проектировочные работы, как и практическая часть по обустройству основания, должны проводиться лишь компетентными специалистами, которые, кроме этого, имеют еще и опыт проведения данного вида работ.
  2. Для того чтобы создать правильный и полноценный проект, необходимо, чтобы в наличии были все требуемые данные.
  3. Во время устройства фундамента под оборудование необходимо периодически проводить контроль качества.
  4. Очень важно, чтобы действия всех участников рабочего процесса были строго скоординированы.
  5. Те фундаменты, что уже были возведены, должны эксплуатироваться лишь с тем оборудованием, для которого они предназначаются. Для этого имеется техническая документация.
  6. Для строительства можно использовать лишь те материалы, которые подходят по проектной документации.
  7. В будущем нужно проводить обслуживание фундамента, чтобы конструкция эксплуатировалась максимально долго.
  8. В качестве крепления рекомендуется использовать максимально простые детали. К примеру, это могут быть анкерные болты, которые вмуровываются в бетон.

Разные виды агрегатов

При устройстве фундамента под оборудование, необходимо понимать, что в настоящее время существует огромное количество разных машин, которые объединены в группы. Для каждой группы необходимо создавать основание по своим правилам и с разными требованиями.

В настоящее время существуют следующие виды групп, для которых нужно возводить отдельные фундамент.

  1. Агрегаты, у которых имеется криво-шатунный механизм. Сюда можно отнести поршневые компрессоры, лесопильные рамы и прочее.
  2. Отдельной группой выступают турбоагрегаты, к примеру, турбокомпрессоры.
  3. Некоторое электрическое оборудование, такое как моторы-генераторы также нуждаются в основании.
  4. Обустраивается фундамент под промышленное оборудование прокатного типа.
  5. Отдельной группой выступают станки для резки металла и прессы разного предназначения.

Виды оснований

Далее будут представлены разные виды оснований, которые используются для монтажа различного оборудования:

  1. Наиболее простой вариант — это фундамент-плита без подвала. Здесь существует ограничение, которое заключается в том, что установить такое основание можно лишь на первом этаже. Кроме того, плита получается достаточно дорогая, так как приходится тратить значительное количество средств на строительные материалы. Однако есть и хорошее преимущество, которые заключается в том, что фундамент отлично гасит вибрации.
  2. Второй вариант — это рамная основа, которая снабжена ростверком из балок. Данное основание характеризуется тем, что способно хорошо переносить колебания с высокой частотой. По этой причине очень часто применяется для монтажа механизмов, у которых наблюдается ударный принцип действия.
  3. Третий вариант — это ступенчатая опора. Такое основание возводится только со второго этажа. В данном случае нагрузка от оборудования будет передаваться внешними стенами, а также перегородками.
  4. Последняя разновидность фундамента под динамическое оборудование — это фундамент-перекрытие, имеющее подвал. Обустраивать такое основание можно лишь выше первого этажа. Все вибрации, которое будет создавать оборудование, в данном случае будет передаваться перекрытиям, то есть перекрытиям каркаса. Сам по себе фундамент способен выдерживать лишь незначительные колебания.

На сегодняшний день довольно популярными становятся такие основания, которые имеют пружины или же виброопоры другого типа. Они часто используются для установки механизмов, относящихся к легкому и среднему типу по своему весу. Существует такое приспособление, как демпфер, которое предназначено для гашения вибраций. Лучше всего оно подходит для установки под основы рамного типа. Стоит отметить, что фундамент под технологическое оборудование делится на два вида.

Первый тип — это бесподвальный фундамент. У него практически полностью отсутствует часть, которая располагается над полом. Второй же тип — подвальный, у которого данная часть развита достаточно сильно.

Фундаменты группового и индивидуального типа

На сегодняшний день фундаменты под монтаж оборудования могут быть индивидуальные и групповые.

Что касается группового вида, то данный фундамент предназначается для размещения нескольких промышленных агрегатов легкого или среднего веса — до 8 тонн. При этом у них должна быть жесткая станина, нормальная точность работы, а эксплуатироваться они должны в основном в статическом режиме. Толщина обычно составляет от 150 до 250 мм. Жестко станиной считается та, у которой соотношение длины к высоте — не более чем 2 к 1.

Что же касается строительства фундамента под оборудование индивидуального типа, то в данном случае на основание устанавливается механизм, масса которого позволяет его отнести к среднему или тяжелому классу. Кроме этого, обычно такие механизмы характеризуются динамическими нагрузками среднего или значительного класса. Такое основание не только успешно гасит вибрации, но и изолирует агрегаты друг от друга. Это важно, так как в таком случае отсутствует колебания между ними.

Можно добавить, что машины, которые имеют средний или легкий вес, а также характеризуются статическим периодом работы, нередко монтируются прямо на железобетонный пол или же перекрытие. Если необходимо такое основание, можно дополнительно усилить бетонной стяжкой, чтобы не заливать отдельный фундамент.

Какие материалы используются для строительства

Так как фундамент должен быть очень прочным, устойчивым к вибрациям, а также к воздействию химических веществ, то и расходные материалы должны быть высокого качества, чтобы получить хорошее основание. Для обеспечения результата используют следующие расходные материалы:

  • готовые железобетонные блоки, во время строительства их перевязывают друг с другом;
  • сам железобетон, который можно получить, если заливать арматурный каркас в опалубке;
  • понадобится качественный металл, если необходимо создавать свайные конструкции с ростверками в виде рамы.

Очень важно использовать качественный цемент для подвального и бесподвального фундамента. Если будут устанавливаться легкие агрегаты, то можно использовать марку М200 или М300. Если планируется монтаж тяжелого промышленного агрегата, то необходимо использовать марку М400. Цемент должен принадлежать к классу В15.

Стоит отметить, что при обустройстве фундамента в частном цеху или в домашней мастерской можно использовать в качестве исходного сырья бутовый камень. Редко, но все же иногда встречается фундамент кирпичного типа. То есть кирпичи укладываются на цементную основу. Здесь очень важно, чтобы грунтовые воды располагались достаточно глубоко. Чаще всего такая основа применяется только для тех машин, чья масса не превышает 4 тонн. Толщина фундамента обычно составляет минимум 50 см. Важно добавить, что в таком случае применение силикатного кирпича исключается.

Раньше довольно часто устанавливали легкие машины на деревянный пол, однако сейчас это практически исключено. Основной недостаток связан с тем, что дерево слишком сильно коробится, и очень быстро, из-за чего меняется форма основания. Деревянный пол можно использовать, но лишь в качестве временной основы.

Что касается крепления оборудования к основанию, то в данном случае всегда используется болтовое соединение, которое прописано в СП. Стоит лишь отметить, что если агрегат характеризуется высокими ударными нагрузками или сильными вибрациями во время работы, то используются болты не менее 42 мм, и съемного типа. Также очень важно, чтобы расстояние от нижнего конца болта до подошвы фундамента составляло не менее 10 см. На сегодняшний день популярным стало химическое анкерное крепление.

Проектирование

Проектирование фундаментов под оборудование — это первоначальный этап всей работы. В данном случае исходными данными для проведения проектировочных работ являются следующие факторы:

  • характеристики грунта, к примеру, глубина промерзания, расположение подземных вод, структура и т. д.;
  • статическая нагрузка;
  • сила вибраций или динамическая нагрузка;
  • опорная площадь станины самого оборудования;
  • важную роль играет температурный режим, при котором будет эксплуатироваться основа.

Еще одно важное требование, которое должен учитывать проектировщик — это воздействие агрессивных сред, а также защитные меры. Прежде чем начать строительство, необходимо провести гидрогеологическое инженерное исследование почвы, чтобы узнать ее характеристики. Если грунт считается рыхлым, то фундамент должен быть более массивным.

Расчетные работы

Расчет фундамента под оборудование — это следующий этап его строительства. Основой расчетов в данном случае станут два фактора. Первый из них — это несущая способность грунта, а второй — это статическая и динамическая нагрузка, которую будет оказывать монтируемое устройство. В данном случае необходимо рассчитать все так, чтобы сумма нагрузок статического и динамического типа, которые будут передаваться через подошву фундамента грунту, была равна несущей способности почвы.

При расчетах фундамента для оборудования важно вычислить статическую нагрузку. Она зависит от массы оборудования. Что касается расчетов динамической нагрузки, то она вычисляется по давлению, которое воздействует на ростверк фундамента. Стоит отметить, что давление, которое возникает из-за массы станка, необходимо корректировать, используя следующие коэффициенты:

  • постоянная условий работы, которая начинается от 0,5 для кузнечного молота и составляет до 1,0 для станка токарно-винторезного типа;
  • постоянная осадка грунта от 0,7 до 1,0, которая варьируется в зависимости от влажности почвы.
Читайте также  Какая арматура лучше - металлическая или стеклопластиковая: сравнение, плюсы и минусы

Зная все три необходимые составляющие, не составляет труда провести все требуемые расчеты, чтобы получить точные характеристики, необходимые для основания конкретного станка.

Армирование фундамента под оборудование

Для того чтобы качественно и правильно провести армирование фундамента, необходимо знать несколько основных пунктов:

  1. Чтобы добиться максимальной прочности от армирования, необходимо закреплять прутья в «клеточку».
  2. В данном случае рекомендуется не использовать сварку для соединения прутьев, а скреплять их при помощи проволоки. Таким образом можно снизить количество швов и более хрупких соединений.
  3. Можно сделать конструкцию еще более прочной, если в углах конструкции загибать арматуру. Кроме того, само соединение лучше всего производить внахлест.

Стоит также отметить, что армирование фундамента разного типа производится разными методами. Наиболее трудоемкий — процесс армирования ленточного фундамента. Он требует больше всего затрат и строительных материалов. Можно проводить армирование плитного фундамента. Однако данный процесс достаточно сложный, а также требует высокой квалификации специалиста. Кроме того, рекомендуется иметь опыт такой работы.

Источник:
http://fb.ru/article/397866/fundamentyi-pod-oborudovanie-osobyie-trebovaniya-vidyi-proektirovanie-formulyi-rascheta-i-osobennosti-primeneniya

Глава 9. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ

9.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА

Фундаменты машин и оборудования с динамическими нагрузками должны рассчитываться на действие статических и динамических нагрузок и проектироваться таким образом, чтобы обеспечить нормальную работу установленных на них машин и технологического оборудования, а также исключить вредное воздействие вибраций на расположенные вблизи строительные конструкции, оборудование и аппаратуру, обеспечить допустимый уровень вибраций, соответствующий требованиям санитарных норм. При этом фундаменты должны быть экономичными и соответствовать современной технологии производства работ.

Статические нагрузки слагаются из веса фундамента и грунта на обрезах фундамента, веса машины и вспомогательного оборудования.

Динамические нагрузки, вызываемые действием неуравновешенных сил и моментов, возникающих при возвратно-поступательном, вращательном и тому подобном движении масс машины, ударами движущихся или падающих частей, могут быть либо периодическими (неуравновешенные силы инерции, величина и направление которых определяются законами изменения во времени их главного вектора и главного момента), либо импульсными, ударными, представляющими собой отдельные или действующие один за другим удары, толчки и т.п., либо случайными. Периодические нагрузки возникают при работе большинства современных машин с установившимся движением (периодического действия) — машин с вращающимися частями, с кривошипно-шатунными механизмами, дробилок и др. Импульсные, ударные и случайные нагрузки возникают при работе машин с неустановившимся движением (непериодического действия) — кузнечно-прессового оборудования, копровых бойных площадок, мельниц и др.

Различают длительные и кратковременные динамические нагрузки. К длительным относятся нагрузки, возникающие при продолжительной работе машин в рабочем режиме, многократные импульсные, ударные и случайные нагрузки. К кратковременным относятся одиночные импульсы, кратковременные перегрузки в аварийных режимах, нагрузки, возникающие при переходе через резонанс во время пуска или остановки машины, и пр.

Значения динамических и частично статических нагрузок, как правило, даются заводом-изготовителем в техническом задании на проектирование фундамента. В техническом задании должны быть указаны:

  • – величины нормативных статических нагрузок от машин и вспомогательного оборудования (общие и раздельно для неподвижных и движущихся частей машины) с указанием координат точек их приложения и направления их действия; при наличии перемещающихся частей — предельные положения их перемещения;
  • – данные об амплитудах, частотах, фазах, местах приложения и направлениях действия динамических нагрузок.

При отсутствии указанных данных в задании на проектирование динамические нагрузки допускается определять по формулам главы СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» [10] или «Инструкции по определению динамических нагрузок от машин, установленных на перекрытиях промышленных зданий» [3].

Фундаменты машин и их основания рассчитываются по двум группам предельных состояний: по первой группе — по несущей способности, по второй группе — по деформациям (колебаниям, прогибам, осадкам), затрудняющим нормальную эксплуатацию установленных на этих фундаментах машин и оборудования или соседних объектов, чувствительных к вибрациям.

По первой группе предельных состояний выполняется:

  • – проверка среднего статического давления под подошвой для фундаментов на естественном основании или несущей способности основания для свайных фундаментов; эта проверка производится для всех без исключения типов машин;
  • – расчет прочности отдельных элементов конструкции фундамента; расчет выполняется для отдельных элементов рамных и стенчатых фундаментов, а также для отдельных сечений массивных фундаментов, ослабленных отверстиями или выемками;
  • – определение (в некоторых случаях) реакции основания (сила реакции и реактивный момент).

Расчет фундаментов по второй группе предельных состояний включает:

  • – определение амплитуд колебаний фундаментов или отдельных их элементов; расчет производится в соответствии с главой СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Нормы проектирования» в случаях, указанных в этой главе, и является определяющим при проектировании фундаментов машин с динамическими нагрузками;
  • – определение осадок и деформаций (прогибов, крена и т.п.) фундаментов или их элементов; эти расчеты выполняются в отдельных случаях для ответственных сооружений (например, фундаментов турбоагрегатов, фундаментов станков) при наличии в задании на проектирование технологических требований, ограничивающих перемещения и деформации фундаментов для обеспечения нормальной эксплуатации оборудования.

9.1.1. Расчет по первой группе предельных состояний

А. ПРОВЕРКА СРЕДНЕГО СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ДЛЯ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

При проверке среднего статического давления под подошвой фундамента учитываются только статические нагрузки. Влияние динамических нагрузок учитывается коэффициентами условий работы грунтов основания γсI и γсII зависящими от величины и характера динамического воздействия, типа грунта и других факторов.

Фундаменты машин с динамическими нагрузками проектируются, как правило, достаточно жесткими, причем общий центр тяжести проектируемого фундамента, машины, засыпки грунта на обрезах и выступах фундамента и центр тяжести площади подошвы фундамента обычно располагаются на одной вертикали. Допускаемый эксцентриситет не должен превышать 3 % размера стороны подошвы фундамента, в направлении которой происходит смещение центра тяжести, для грунтов с расчетным сопротивлением R ≤ 150 кПа и 5 % для грунтов с R > 150 кПа. Поэтому проверка среднего статического давления под подошвой фундамента при устройстве фундаментов на естественном основании производится в большинстве случаев как при центральном сжатии по формуле

где р — среднее давление на основание под подошвой фундамента от расчетных статических нагрузок (вес фундамента, грунта на его обрезах, машины и вспомогательного оборудования с коэффициентом перегрузки n = 1); γc — коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий характер динамических нагрузок и ответственность машины (табл. 9.1); γc1 — коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий возможность возникновения длительных деформаций при действии динамических нагрузок (см. табл. 9.1); R — расчетное сопротивление основания определяемое с учетом размеров и глубины заложения фундамента.

Источник:
http://xn--h1aleim.xn--p1ai/sorochan/g9-1.html

Общие требования

6.6.1.1Нагрузки от технологического оборудования подразделяются на статические и динамические.

6.6.1.2Размещение оборудования на проектируемых перекрытиях зданий и сооружений выполняется с учетом рассчитанных в проекте статических и динамических нагрузок от оборудования. Данные для расчета этих нагрузок приводятся в технической характеристике и в стройзадании завода-изготовителя на поставляемое предприятиям оборудование.

6.6.1.3При проектировании выполняется расчет опорных нагрузок на фундаменты и восприятие этих нагрузок перекрытиями, определяется масса фундаментов, их армокаркас и устройство закрепляющих анкерных болтов.

6.6.2 Статические нагрузки

6.6.2.1 Статическая нагрузка в строительной механике − это нагрузка, направление и место приложения которой изменяется во времени столь незначительно, что при расчете сооружений, их принимают не зависящими от времени и поэтому пренебрегают влиянием сил инерции, обусловленных такой нагрузкой. К статической нагрузке относится собственный вес сооружения, оборудование крупных узлов и деталей.

6.6.2.2 Статические нагрузки – это рассредоточение общей массы оборудования, узлов, деталей его опорной поверхности на опорную поверхность полов, перекрытий фундаментов в спокойном состоянии.

6.6.2.3 Расчетное напряжение в фундаментных болтах при статической нагрузке рекомендуется принимать 90 МПа.

6.6.2.4 Допускаемое статическое давление на основание принимать, МПа:

слабые грунты − 0,15;

средней прочности грунты − 0,15-0,35;

прочие грунты − 0,35-0,6.

6.6.2.5 Фундаменты под оборудование (машину) рассчитываются таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1 − 0,2 мм, а для особо ответственных сооружений − 0,05 мм.

6.6.2.6 При заложении фундамента на глубину до 4 метров от поверхности земли, допускаемое давление на грунт не должно превышать, МПа:

слабый глинистый − 0,1;

сухой малоуплотненный песок − 0,2;

плотный глинистый, крупный плотный песок − 0,4;

скалистый, каменный, крупный песок, гравий − 0,6.

6.6.2.7Масса фундамента G (т), рассчитывается по формуле:

где а − коэффициент нагрузки на фундамент, зависящий от типа машины;

Q − масса машины (т).

Коэффициент «а» для конусных дробилок рекомендуется принимать равным 2,5-3.

Отношение массы оборудования (т) к объему фундамента (м 3 ) должно быть в пределах 1:(3-5).

6.6.3 Динамические нагрузки

6.6.3.1 Динамические нагрузки – это нагрузки, характеризующиеся быстрым изменением во времени значения, направления или точки приложения и вызывающие в элементах конструкций перекрытий, фундаментах, полов, грунтов значительные силы инерции.

6.2.3.2 Динамическое воздействие вертикальных нагрузок от дробильного и обогатительного оборудования и механизмов определяют путем умножения нормативных значений статических нагрузок на фундаменты и перекрытия на коэффициент динамичности, приведенный в таблице 6.22

Таблица 6.22 — Коэффициент динамичности для основного технологического оборудования горно-обогатительного комплекса

Продолжение таблицы 2.22

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.

Читайте также  Ресурсы земной коры России

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

Источник:
http://lektsii.com/1-148690.html

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:

  1. Монолитными, где предусмотрено наличие приямков, колодцев или отверстий, в которых размещаются части оборудования.
  2. Стенными. Имеющими основание в виде ростверка, стены и верхнюю плиту, опирающуюся на колонны.
  3. Рамными, представляющими собой конструкцию из верхней плиты и балок, которые опираются на нижнюю плиту фундамента через ряд стоек.
  4. Облегченными, где опору создают колонны.

Для того чтобы успешно выдерживать довольно высокие динамические нагрузки возводимое основание должно:

  1. Обладать значительной массой, обеспечивающей устойчивость к существующим и предстоящим нагрузкам. Уровень сопротивляемости основания вибрациям напрямую зависит от его массы.
  2. Отличаться значительной прочностью, обеспечивающей долгосрочную эксплуатацию и самого оборудования, и здания, в котором оно установлено.
  3. 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.

Источник:
http://fundamentaya.ru/dop/raschet/fundamenty_pod_dinamicheskie_nagruzki.html