Фундаменты под машины и оборудование с динамическими нагрузками

Расстояние от наружной грани фундамента до грани колодца должно быть не менее 50 мм при диаметре анкерного болта d_p 24 мм.

СНБ5.01.01-99

8.42 Высоту фундаментов следует назначать минимальной из условия размещения в них технологических выемок и шахт, а также надеж­ной заделки анкерных болтов. Расстояние от нижних концов наиболее глубоко заделанных болтов до подошвы фундамента должно быть не менее 100 мм.

8.43 Расчет оснований фундаментов при воз­действии на них динамических нагрузок сводит­ся к определению:

— амплитуд колебаний фундаментов и их от­дельных элементов (A_αdm), мм;

— среднего статического давления под подош­вой фундамента (Р), кПа, на естественном осно­вании или несущей способности сваи (f_di), кН;

— возможности возникновения дополнительных осадок основания, вызванных действием виб­рации.

8.44 Наибольшая амплитуда колебаний верхних граней фундамента (A_αdm), мм, (в т. ч. верти­кальных а_z и горизонтальных a_y, с учетом воз­можных поворотов относительно главной гори­зонтальной оси инерции и вертикальной оси) должна удовлетворять условию

где A_αdm — наибольшая амплитуда колебаний фун­дамента, определяемая расчетом или полученная опытным путем;

— предельно допустимая амплитуда, регла­ментируемая соответствующими документами, зада­нием на проектирование, с учетом санитарных и тех­нологических требований.

Величина должна быть не более:

— для машин с вращающимися частями 0,1-0,2 мм;

— для машин с кривошипно-шатунным меха­низмом 0,1-0,25 мм;

— для кузнечных молотов 1,2 мм (0,8 мм для водонасыщенных песков);

— для дробилок 0,3 мм;

— для мельничных установок 0,1 мм;

— для прессов и подвижного состава 0,25 мм (0,2 мм для грузового состава).

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

Расчет на динамику от оборудования

Рискну предположить, klinker , что ваше здание ко всем дробилкам-грохотам ещё и решено в металлическом каркасе. Хотя это не главное.
Всё нижеизложенное является исключительно моим личным мнением. Мне “посчастливилось” один раз столкнуться с объектом, подобным Вашему, поэтому я и решил ответить Вам без каких-либо конкретных рекомендаций и советов.

Мой объект – достаточно высокий одноэтажный металлический каркас со встроенной технологической трёхэтажной этажеркой, на железобетонных перекрытиях (по металлическим балкам) которой располагались помимо всего прочего три(!) грохота и дробилки, по массе сопоставимые с Вашими. Был выполнен СТАТИЧЕСКИЙ расчёт каркаса в целом и его отдельных элементов: из условий обеспечения прочности, жёсткости и устойчивости были подобраны сечения элементов. А на этапе технологических испытаний построенного здания выяснилось, что одно из перекрытий этажерки настолько сильно трясёт, что на нём невозможно находиться! То есть нарушались требования санитарных норм, о которых говорит в п. 4 рекомендуемого приложения 6 СНиП «Нагрузки и воздействия».

Конечно, следовало хотя бы оценить частоты собственных колебаний каркаса (или наиболее «чувствительных» к влиянию оборудования его фрагментов), проведя модальный анализ. Это, как минимум. А как максимум, провести полноценный ДИНАМИЧЕСКИЙ расчёт модели каркаса во времени и «поймать» значения виброперемещений, -скоростей и -ускорений. А так… Пришлось усилять главные балки «буйного» перекрытия, ставить дополнительные связи и проч. Кстати, всего этого (в том числе и необходимого в этом случае достаточно сложного динамического расчёта) можно было бы избежать, если было бы принято решение об устройстве отдельных фундаментов под технологическое оборудование, как изначально предлагал проектировщик, но заказчик настоял на своём… Вот так.

Что касается Ваших вопросов, то вот мои соображения. На первый Ваш вопрос сложно ответить (особенно на вторую его часть) в силу его почти необъятной широты. По-моему, Вам обязательно нужно держать тесный контакт с главным специалистом, ведущим этот объект.
По поводу второго вопроса. Почти всё можно! Нужно только чётко сформулировать цель. Динамический расчёт в форме модального анализа или во времени провести можно. Настоятельно рекомендую общаться со службой поддержки по этому поводу. Динамика – вещь серьёзная.
А начать нужно с традиционного статического расчёта всего каркаса и его элементов (включая проверку устойчивости).

Начнём с того, что ещё раз повторюсь. Мои соображения не следует рассматривать как истину в последней инстанции: у меня слишком мало опыта в расчёте металлических конструкций как таковых (больше работаю с железобетоном) и тем более расчёта их на динамические воздействия. Поэтому, собственно, я и призываю Вас общаться со специалистами в этой области проектирования (по крайне мере, я бы теперь сделал именно так в подобной ситуации). Однако случай с моим объектом заставил меня задуматься над многими вещами.

Скорее всего, Ваш каркас решен по рамно-связевой схеме. Рама – в плоскости работы оборудования, связи – в перпендикулярной плоскости. Оборудование располагается на различных отметках одно над другим в пролёте связевой шарнирно опёртой балки. Так? Кстати, на Вашем объекте всего одна технологическая линия? Как жё быть, если она встанет? Производство останавливать на время ремонта… Разместить оборудование на отдельных фундаментах, скорее всего, уже нет возможности в силу согласованного решения.

Теперь нужно самым тщательным образом разобраться с нагрузками. Абсолютно все технологические нагрузки должны быть заданы в технологическом задании. Должны быть описаны места расположения оборудования с точными привязками, коэффициенты надёжности и динамичности. В этой связи, мне не совсем понятно, почему Вы принимаете коэффициент динамичности для дробилки по справочникам. Но этого мало. Та таблица технологического здания, из которой берётся информация по нагрузкам, как мне кажется, не даёт законченного представления о работе оборудования. Поэтому по заданным маркам применяющегося оборудования, необходимо установить, что собой представляет и как работает та или иная машина. Это очень важно. Тогда можно будет с большой долей уверенности предполагать, например, какое направление колебательного или ударного воздействия будет определяющим для того или иного фрагмента конструкции. Интуитивно чувствуется, что в описанных выше конструктивных (предполагаемых мною) условиях, вертикальные колебания подвижных частей механизмов будут в большей степени оказывать влияние на горизонтальные элементы (балки, плиты), а горизонтальные колебания – на раму в целом. Вот Вам уже почва для анализа! Это к вопросу о количестве расчётов. Возможно, их придётся провести несколько, чтобы получить достаточно информации для принятия окончательного решения. Кроме того, есть пусковой и аварийный режимы работы оборудования с частотами вынужденных колебаний, отличающихся от эксплуатационных.

На счёт сравнения собственных частот колебаний конструкции с частотами колебаний оборудования. Сложный для меня пока вопрос. Собственных частот (и форм колебаний, соответствующих этим частотам) у конструкции несколько. Вопрос о том, какую или какие из них принять во внимание. Конечно, первая форма колебаний, представляет наибольший практический интерес, и рекомендация о 20% вполне логична, её стоит взять на вооружение. Но не всё так просто в динамике. Резонанс может наступить и по более высокой форме… Там много подводных рифов… Нужно поднимать свой уровень в этом вопросе. Как видите, в динамике какие-либо рекомендации особенно сложно формализовать, к сожалению.

Осадка фундаментов под влиянием динамических нагрузок

Характерные дефекты СМР при возведении монолитных каркасных зданий

При проведении обследований строящихся зданий с монолитным железобетонным каркасом среди наиболее часто встречающихся дефектов отмечены:

1. Заниженная по сравнению с проектной прочность бетона.
2. Смещение разбивочных осей конструкций, превышающие нормативные значения. Неоднократно отмечены случаи, когда исполнители работ, дабы скрыть дефекты, обрезали выпуски из колонн нижележащих ярусов, устанавливая опалубку вышележащих колонн по проектным габаритам.
3. Дефекты укладки бетонной смеси. Наиболее часто отмечены при зимнем бетонировании вследствие укладки бетона на неочищенную опалубку и недостаточном прогреве смеси.
4. Устройство швов стихийных швов бетонирования вызванные, преимущественно, перебоями при централизованной поставке бетона.
5. Дефекты армирования – отступления от проектной схемы армирования, занижение величин защитного слоя.

Как правило, вследствие наличия подобных дефектов, для обеспечения эксплуатационной надежности обследуемых конструкций выполнялись их усиления.

Дефекты ребристых плит по серии М 464-9

При выполнении обследования строительных конструкций панельного жилого дома было установлено, что около 70% ребристых плит покрытия над техническим чердаком находятся в неудовлетворительном состоянии – имеют недопустимые повреждения критического уровня, часть из них (около 15%) находится в состоянии близком к аварийному, а для обеспечения несущей способности незамедлительно требуется выполнить их усиление.

Основными причинами возникновения данных дефектов явились конструктивные недоработки при проектировании данных плит, а также недостаточная глубина опирания плит. По результатам прочностных поверочных расчетов плит было установлено – несущая способность плит практически в 2 раза ниже серийной.

Усиление кирпичных стен

Основными причинами деформаций кирпичных стен являются:

1) конструктивные ошибки такие как:

– недостаточная глубина заложения фундаментов;

Рисунок 1 – Недостаточная глубина заложения фундамента
– неравномерные осадки части здания, в результате чего в кирпичной кладке появляются напряжения, приводящие к разрыву кладки и образованию трещин;

Рисунок 2 – Оседание грунта неодинаковой несущей способности: 1 – грунт меньшей несущей способности; 2 – грунт большей несущей способности

Причины, вызывающие необходимость усиления оснований и фундаментов

Долговечность жилых зданий, их соответствие назначению во многом определяются состоянием оснований и фундаментов. Система основание – фундамент является наиболее сложной в моделировании и предвидении ее функционирования в процессе возведения и особенно эксплуатации зданий и сооружений. Эта система в эксплуатационных условиях постоянно испытывает одновременное, зачастую трудно учитываемое воздействие многих факторов, из которых наиболее значительными являются изменения свойств основания, природные явления и воздействия, связанные с деятельностью человека.

Нарушения нормальной работы оснований и фундаментов встречаются довольно часто, и хотя обычно не происходит полного разрушения зданий и сооружений, но наблюдаются разного рода деформации, перекосы, трещины, которые без устранения причин их появления и невыполнения в срок ремонтных работ могут привести к самым серьезным последствиям, вплоть до аварий.

Осадка фундаментов под влиянием динамических нагрузок

При изменении технологии производства, когда в реконструируемом цехе будут устраиваться новые фундаменты под машины с динамическими нагрузками, динамические свойства грунтового основания следует определять непосредственно на отметке подошвы фундамента с помощью специальных опытных фундаментов (штампов) различной конструкции. Наиболее приемлемыми для динамических исследований грунта в основании фундаментов машин с периодическими нагрузками можно считать инвентарные виброштампы.

Жесткостные и демпфирующие характеристики грунтового основания определяют по результатам испытаний опытного фундамента (виброштампа) при возбуждении специальным вибратором вынужденных колебаний его с различной частотой и регистрацией соответствующих значений амплитуды. Динамические свойства оснований фундаментов под машины с импульсными нагрузками определяют по записям свободных колебаний опытного фундамента возбуждаемых ударов.

Дата добавления: 2019-03-09 ; просмотров: 60 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Расчет фундаментов на динамические нагрузки периодического

действия. Расчетная схема фундамента

представляет собой абсолютно жесткий штамп (рис. 8.1) на упругом основании, деформационные свойства которого определяются коэффициентами упругости по формуле (8.1). На фундамент действует вертикальная статическая нагрузка Q, приложенная в центре тяжести и равная весу машины, фундамента и грунта на его свесах. При работе машины фундамент испытывает

Рис. 8.1. Расчётная схема фундамента с одной степенью свободы:

Q – вес фундамента и динамической машины; Psint – динамическая нагрузка; s – статическая нагрузка; z(t) – осадка от действия динамической нагрузки.

вертикальную динамическую нагрузку P×sin t, где Р – амплитуда динамической нагрузки (кН); t – время (с);  = 2× / T (рад/с) – круговая частота; Т – период колебаний (с). Сведения о параметрах динамических нагрузок содержатся в техническом паспорте на машину. От действия статических нагрузок фундамент

получает осадку s. Действие динамической нагрузки вызывает осадку фундамента z(t), являющуюся функцией времени. Вертикальные нагрузки, действующие на фундамент, уравновешиваются отпором грунта, равным произведению осадок фундамента на коэффициент упругости при равномерном сжатии Kz.

Уравнение равновесия проекций на вертикальную ось всех сил,

действующих на фундамент в момент времени t, имеет вид:

m d z (t)= P × sin t – K

z d t 2 m m

где m – масса машины, фундамента и грунта на его свесах, приведенная к центру тяжести фундамента.

Преобразуем уравнение (8.2), полагая для упрощения записей z(t) º z:

K z = 2 ;  =

(8.3)

m m m

где  – частота собственных колебаний фундамента с машиной и грунтом на его свесах (1/с);  – частота вынужденных колебаний, сообщаемых фундаменту при работе машины (рад/с).

Частное решение уравнения (8.3) принимаем в виде: z = Z0×sin t. Амплитуду колебаний Z0определяем подстановкой в уравнение (8.3) его частного решения:

dz = Z

m

0  

2 –  2

m 2 –  2

Из полученного решения следует, что при  »  наступает явление резонанса и динамическая осадка фундамента z стремится к бесконечности. В нормах на проектирование фундаментов с динамическими нагрузками амплитуда колебаний фундамента ограничивается величинами 0,15–0,25 мм. Для анализа влияния конструктивных параметров фундамента на его

динамические характеристики представим альтернативные выражения для амплитуды колебаний:

m = K z ;

Z0=

K z

0, ст

Z P

K – m × 2

C × A – m × 2

где Z0,ст– осадка фундамента от статического действия динамической нагрузки;  – коэффициент динамичности.

Необходимо обратить внимание на то, что в формулах (8.4, 8.5) частота собственных колебаний фундамента  имеет размерность 1/с, а частота вынужденных колебаний  рад/с. Таким образом, паспортную частоту вынужденных колебаний динамической нагрузки f, выраженную в гц, нужно приводить к круговой частоте умножением на 2×. Студентам предлагается убедиться в справедливости формул (8.3 – 8.5), несмотря на кажущуюся некорректность размерностей входящих в них частот собственных и вынужденных колебаний, повторив выводы этих формул для динамической нагрузки P×sin(2××ft) и приняв в конечных выражениях 4×2×f2 = 2.

Анализируя формулы (8.5), можно сделать следующие выводы. Коэффициент динамичности зависит от соотношения частот собственных и вынужденных колебаний фундамента. Его значение принимается по абсолютной величине и стремится к единице при отходе от резонанса в область низкочастотных колебаний. При отходе от резонанса в область высоких частот этот коэффициент стремится к нулю. Амплитуда колебаний уменьшается при увеличении жесткости основания и площади опирания фундамента, а также при уменьшении массы фундамента. Фундаменты одной и той же массы имеют меньшую амплитуду колебаний, если они в большей степени развиты в плане (рис. 8.2).