Методы расчета фундаментов на динамические воздействия от промышленного и хозяйственного оборудования

Источники колебаний. Основными источниками колебаний фундаментов и окружающего грунта являются: работа стационарно установленных машин и механизмов промышленного или хозяйственного оборудования, движение различных видов транспорта, выполнение некоторых строительных работ, взрывные работы, сейсмические воздействия, пульсация ветрового потока и т. п.

Часть источников динамических нагрузок характеризуется ударными воздействиями. Одиночный ударный импульс вызывает свободные колебания системы «фундамент — грунт» в отличие от вынужденных колебаний, создаваемых периодически изменяющейся внешней нагрузкой.

Типы машин. Используемые в качестве промышленного оборудования машины можно разделить на две основные категории: периодического и непериодического действия.

Машины периодического действия разделяют на три типа: с равномерным вращением (турбогенераторы, роторы, электродвигатели н Др.); с равномерным вращением, связанным с возвратно-поступательным движением, передаваемым через кривошипно-шатунные механизмы (двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, лесопильные рамы и др.); с возвратно-поступательным движением, связанным со следующими друг за другом ударами (вибрационно-ударные и встряхивающие машины).

Машины непериодического действия подразделяют также на три категории: с неравномерным вращением или возвратно-поступательным движением (штамповочные и ковочные молоты, копровые устройства и др.); передающие на фундамент случайные нагрузки (мельничные установки).

К фундаментам под машины промышленного и хозяйственного оборудования предъявляют следующие требования: удобное размещение и надежное крепление машины; исключение недопустимых деформаций, осадок и вибраций, нарушающих нормальную эксплуатацию оборудования и работу обслуживающего персонала; обеспечение прочности, устойчивости и выносливости элементов фундамента; недопущение передачи значительных колебаний через грунты оснований с целью предотвращения нарушения нормальной эксплуатационной пригодности зданий, в которых размещено оборудование, и соседних зданий и сооружений, выражающейся в чрезмерном проявлении вибраций и неравномерных осадок фундаментов, приводящих в некоторых случаях к разрушению несущих и ограждающих конструкций.

Расчет оснований и фундаментов под машины промышленного и хозяйственного оборудования состоит из следующих этапов.

1. Определение амплитуд колебаний фундаментов и сравнение их с предельно допустимыми цо условию:
2. Проверка среднего давления под подошвой фундамента
3, Расчет прочности элементов конструкции фундамента, выполняемый в соответствии с требованиями норм проектирования железобетонных и других конструкций.

Рис. 14.1. Схемы вынужденных колебаний фундамента: а — вертикальных; б — горизонтальных; в — вращательных
основания оценивают с помощью коэффициента равномерного сжатия в горизонтальном направлении

При эксцентричном приложении вертикальной и горизонтальной возмущающей динамической нагрузки помимо поступательных перемещений в вертикальном (z) и горизонтальном (х) направлениях будут происходить и вращательные колебания, характеризуемые Углами поворота относительно горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости колебаний (<р) и относительно вертикальной оси vr), проходящих через центр тяжести сечения (рис. 14.1, в).

Методы расчета фундаментов под машины с вращательным н возвратно-поступательным движением. Фундаменты под машины с вращательным и возвратно-поступательным движением следует проектировать и возводить:
рамными, состоящими из ряда поперечных или продольных рам, опирающихся на нижнюю опорную плиту или ростверк и объединенных поверху балками или плитами для придания фундаменту большей жесткости;
стенчатыми, представляющими собой систему продольных или поперечных стен, опираемых на опорную плиту и связанных поверху балками или плитами;
массивными, представляющими собой жесткую сплошную конструкцию, выполняемую, как правило, в монолитном варианте.

Рис. 14.2. Схема фундамента молота

Фундаменты под машины ударного действия. Некоторое оборудование, используемое в условиях современного производства, характеризуется работой в ударном режиме. Ударные нагрузки на фундаменты создают кузнечные, ковочные, штамповочные молоты и другое оборудование. Значительные колебания в данном случае не рекомендуется передавать непосредственно на грунт основания, так как вибрации, возникающие в окружающих конструкциях и соседних зданиях, могут привести к нарушению эксплуатационной пригодности последних. В связи с этим фундаменты под молоты имеют особую конструкцию (рис. 14.2). Они состоят из шабота /, по которому производится удар, подшаботных прокладок 2 из дерева, литой резины или другого упругого материала, снижающих интенсивность удара, подшаботкой плиты 3 со стенками 4.

Максимальное значение амплитуды колебаний фундамента аи= = 1,2 мм, а при устройстве фундаментов машин с ударными нагрузками на мелких, пылеватых маловлажных и на всех водонасыщен-ных песках — 0,8 мм.

Наиболее опасным явлением при эксплуатации фундаментов с динамическими нагрузками является возникновение резонансных колебаний, при которых частота возмущающей силы совпадает с частотой собственных колебаний фундамента. В этом случае амплитуда колебаний, возрастая в несколько раз, может быть опасной для несущей способности отдельных конструкций и даже всего фундамента в целом. В связи с тем что при проектировании фундаментов могут быть допущены неточности в расчете и при определении физико-механических характеристик грунтов, то после начала эксплуатации фундамента может возникнуть явление резонанса.

Для устранения этого явления обычно предусматривают возможность изменения собственной частоты колебаний после устройства фундаментов. Упомянутое осуществляется с помощью увеличения площади подошвы фундамента без значительного повышения его веса. Иногда прибегают к устройству буронабивных свай, которые устраивают в отверстиях, специально оставляемых в выступающих частях фундаментов. В некоторых случаях для уменьшения амплитуды колебаний используют специальные виброгасители или прибегают к опиранию оборудования на фундамент через виброизоляторы.

Статьи по теме:
Основания под фундаменты зданий и сооружений
Техника безопасности при производстве бетонных работ
Фундаменты под промышленное оборудование
Фундаменты специальных сооружений
Фундаменты промышленных зданий
Основания и фундаменты
Методы усиления оснований и фундаментов при реконструкции сооружений
Фундаменты при сейсмических воздействиях
Устройство фундаментов в районах распространения вечномерзлых грунтов
Фундаменты на засоленных грунтах и подрабатываемых территориях