Лекция по Фундаментам - 9 - Коробова. Лекция 1 03. 10. 12
 Скачать 8.79 Mb.
|
|
Фундаменты под машины. Динамические характеристики оснований. Фундаменты под машины и оборудование с динамическими нагрузками должны проектироваться таким образом, чтобы обеспечить нормальную работу установленных на них машин и технического оборудования, а также исключить вредное воздействие вибраций на расположенные вблизи строительные конструкции, оборудование и аппаратуру, обеспечить допустимый уровень вибраций, соответствующий требованиям санитарных норм. Различают длительные и кратковременные динамические нагрузки. Кдлительным относятся нагрузки, возникающие при продолжительной работе машин в рабочем режиме, многократные импульсные и ударные нагрузки. К кратковременным относятся одиночные импульсы, кратковременные перегрузки в аварийных режимах, нагрузки, возникающие при переходе через резонанс во время пуска или остановки машины и др. СНиП II-19-79. Фундаменты машин с динамическими нагрузками. –М.: Стройиздат, 1980. Рекомендует оценивать упругие свойства грунтов основания при плоской задаче четырьмя коэффициентами:  – коэффициент равномерного упругого сжатия; – коэффициент неравномерного упругого сжатия (поворота); – коэффициент равномерного упругого сдвига; – коэффициент неравномерного упругого сдвига.Эти коэффициенты связывают напряжения  ,  и моменты  и  , действующие по подошве фундамента, с вызываемыми ими соответствующими упругими перемещениями: вертикальными z, горизонтальными х, поворотами φ и ᴪ относительно главной горизонтальной оси инерции и вертикальной оси, проходящих через центр тяжести площади подошвы фундамента:     - силы, действующие параллельно осям z и х соответственно; - площадь подошвы фундамента; - моменты внешних сил соответственно относительно горизонтальной и вертикальной осей, проходящих через центр тяжести подошвы фундамента;  - моменты инерции площади подошвы фундамента соответственно относительно центральной оси, перпендикулярной плоскости действия момента, и вертикальной оси, проходящей через центр тяжести площади подошвы фундамента; – коэффициенты жёсткости основания соответственно при равномерном и неравномерном упругом сжатии, равномерном и неравномерном упругом сдвиге.Значения коэффициентов  могут быть определены испытанием на колебания опытного фундамента.Основным параметром, характеризующим упругие свойства оснований фундаментов, является коэффициент упругого равномерного сжатия Сz. При отсутствии экспериментальных данных величину Сz , кН/м3, допускается определять для фундаментов с площадью подошвы А не более 200м2 по формуле:   – коэффициент, м-1, принимаемый равным: для песков 1; для супесей и суглинков 1,2; для глин и крупнообломочных грунтов 1,5; Е – модуль деформации грунта, кПа; (определяемый методами механики грунтов) А – площадь подошвы фундамента, м2; А0 =10м2. Для фундаментов с площадью подошвы А, превышающей 200м2 Сz принимается как для фундаментов с А=200м2. Значения  нормы разрешают определять по приближенным зависимостям: Найдя значения , определяют коэффициенты жесткости основания: Расчетная схема массивного фундамента под машину при расчёте колебаний представлена в виде твердого тела, опирающегося на пружины и демпферы. Демпфер (нем. глушитель) – устройство для успокоения (демпфирования) или предотвращения вредных механических колебаний звеньев машин и механизмов путем поглощения энергии. Демпфирование – принудительное гашение колебаний (обычно вредных) систем, либо уменьшение их амплитуды до допустимых пределов. Коэффициенты жёсткости и коэффициенты демпфирования связаны между собой. Демпфирующие свойства определяются коэффициентами относительного демпфирования ξ (доля критического затухания колебаний), определяемыми, как правило, по результатам испытаний. Коэффициент относительного демпфирования для вертикальных колебаний ξz связан с коэффициентом демпфирования упруго–связного основания Bz следующим образом:   - угловая частота свободных вертикальных колебаний установки.Конструкции фундаментов под машины. Фундаменты под машины с вращательным и возвратно-поступательным движением. Учитывая, что ограничение амплитуды колебаний ограничивает при данной частоте скорость и ускорение колебаний, при проектировании фундаментов стремятся, в основном, к уменьшению амплитуды. В связи с этим, при вертикальных колебаниях стараются увеличить значение Кz, которое зависит от площади подошвы Аф. Это может привести к увеличению массы т. Пропорциональное их изменение мало влияет на значение амплитуды вертикальных вынужденных колебаний az. Поэтому при вертикальной возмущающей силе делают фундамент с максимальной подошвой и с минимальной массой.  Фундаменты машин с динамическими нагрузками в зависимости от типа машин, характера динамических нагрузок, технологий требований, условий строительства и др. могут быть выполнены: - массивными, бетонными или железобетонными для всех видов машин; - рамными, сборными или сборно-монолитными, представляющими собой ряд поперечных рам, которые опираются на нижнюю плиту или на ростверк и связаны поверху между собой продольными балками, либо верхнюю плиту, которая опирается на стойки, заделанные в нижнюю плиту, или на сваи колонны; - стенчатыми в виде поперечных или продольных стен, опирающихся на нижнюю плиту или на ростверк и связанных между собой поверху ригелями или плитой. Сборно-монолитные и сборные фундаменты допускается устраивать главным образом для машин периодического действия (с вращающимися частицами, с кривошипно – шатунными механизмами и др.), для машин с импульсными ударными нагрузками устройство таких фундаментов не допускается! К особому типу относятся виброизолированные фундаменты, расчет и конструирование которых производятся в соответствии с Руководством по проектированию виброизоляции машин и оборудования. При горизонтальной возмущающей силе или моменте стремятся применять фундамента малой высоты – распластанные. Для этого под ними при необходимости делают песчаную подушку:  Фундаменты под машины ударного действия. Наиболее жестким режимом работы обладают кузнечные молоты, копры, формовочные машины литейного производства. Ковочные и штамповочные молоты. При ударе молота по наковальне возникают значительные колебания, которые не рекомендуются передавать непосредственно на грунт, кроме этого, при жестком ударе о наковальню может разрушится тело самого фундамента. В связи с этим фундаменты молотов делают сложной конструкции:  Мероприятия по уменьшению вибраций от машин. Для уменьшения уровня распространяющихся колебаний используют различные мероприятия: - выбирают наиболее рациональные размеры и конфигурации фундамента; - изменяют жесткость основания; - соединяют общей плитой несколько фундаментов; - применяют активную и пассивную виброизоляцию, динамичные гасители колебаний и присоединенные плиты, уравновешивающие противовесы; - изменяют частоту вращения машин; - регулируют по фазе пуск синхронных двигателей и др. Для уменьшения передачи вибраций фундаменты машин с динамическими нагрузками должны отделятся от смежных фундаментов здания, сооружения и оборудования сквозным швом. Расстояние между боковыми гранями фундаментов машин и смежных фундаментов конструкций д.б. не менее 100мм. Устройство зазора между фундаментами машин и фундаментами (надземными конструкциями) здания или фундаментами смежного оборудования особенно важно для низкочастотных машин периодического действия и машин с ударными нагрузками. Для уменьшения амплитуд колебаний фундаментов низкочастотных машин могут быть использованы также следующие мероприятия: - повышение жесткости основания фундамента увеличением его подошвы в направлении действия горизонтальной нагрузки, устройством свайного фундамента (при вертикальных нагрузках), химическом закреплении грунта, устройством подушки из более жесткого грунта; - устройство общего фундамента под несколько машин, соединение фундамента машины с бетонной подготовкой пола и др. Возможно применение железобетонных плит, соединенных с фундаментом (при горизонтальных низкочастотных динамических нагрузках с частотой колебаний менее 6Гц). Виброизоляция – для кузнечных молотов, прессов, фундаментов высокочастотных машин периодического действия, а также некоторых средне- и низкочастотных машин, за исключением горизонтальных компрессоров, лесопильных рам и др. Для уменьшения колебаний зданий и сооружений, расположенных вблизи фундаментов машин с динамичными нагрузками, следует стремиться к тому, чтобы основные частоты собственных колебаний зданий и их несущих конструкций отличались от частот колебаний, распространяющихся в грунте, не менее чем на 20%. Основные принципы проектирования. Фундаменты под машины должны проектироваться исходя из условий прочности, устойчивости и экономичности, а также недопустимости возникновения вибраций, препятствующих нормальной работе самой машины и ходу технологических процессов, оказывающих вредное влияние на работу приборов и оборудования, расположенных на соседних фундаментах, или вызывающих недопустимые колебания конструкций окружающих зданий. Машины с динамическими нагрузками необходимо максимально удалять от объектов, чувствительных к вибрациям (станки особо высокой точности, точная измерительная аппаратура и т.п.), а также от жилых общественных зданий. Фундаменты под машины должны отделиться от соседних фундаментов здания или сооружения сквозным швом шириной не менее 100мм и только при специальном обосновании допускается фундаменты под машины соединять с фундаментами здания или опирать на них конструкции здания. Размер и форму верхней части фундамента в соответствии с требованиями строительного здания, выдаваемое заводом-изготовителем, и результатами расчетов фундамента. Принимать следует наиболее простые формы фундаментов. Подошва фундаментов машин, как правило, принимается прямоугольной формы и располагается на одной отметке. В отдельных случаях, при соответствующем обосновании, в неводонасыщенных грунтах допускается устройство уступов в подошве монолитных фундаментов под глубокими приямками и в местах примыкания этих фундаментов к фундаментам здания. Глубина заложения фундамента зависит от его конструкции, технологических требований, глубины заложения соседних фундаментов, каналов, приямков и от инженерно-геологических условий площадки строительства. При наличии в основании фундамента машины слабых грунтов мощностью до 1,5м следует заменять этот слой тщательно уплотненной подушкой из песчаного или крупнообломочного грунта, или глинистого грунта при наличии просадочных грунтов. При большой мощности слабых грунтов необходимо закреплять грунты или устраивать свайный фундамент. Бетонирование массивных монолитных фундаментов должно, как правило, производится непрерывно. При сложной конфигурации фундамента и большом объеме бетона допускается устройство рабочих швов. При ограничении прогиба фундамента по технологическим требованиям следует предусматривать противоусадочные мероприятия при укладке бетона и противоусадочное армирование. |