К СКОЛЬЖЕНИЮ И ОПРОКИДЫВАНИЮ
При изготовлении и приемке новых фундаментов под оборудование, а также при анализе возможности использования фундаментов, на которых ранее (например, до реконструкции цеха) уже было установлено оборудование, которое подлежит замене или модернизации, может возникнуть необходимость в проверке их соответствия определенным требованиям: допустимым геометрическим, высотным отклонениям их элементов; устойчивости к опрокидыванию и скольжению; устойчивости против резонанса и вибрации (рис. 1.1.).
При проектировании фундаментов определяют их размеры в плане (опорную площадь основания), координаты расположения колодцев под анкерные болты, уступов, каналов и т.п. под конструктивные элементы оборудования, трубопроводы и др., общую высоту и высоту заглубления фундамента в грунте.
Опорную площадь основания фундамента определяют предварительно с учетом размеров оборудования в плане и окончательно - с учетом нагрузки на грунт и категории грунта.
Соответствие опорной площади основания нового или существующего фундамента F общей нагрузке на грунт, равной [ 3 ]
G=Gф +Gо+GM=GO(1+K)+GM (1.1)
проверяется по зависимости:
F ³ G/р, (1.2)
где G, GФ, GO, GM - соответственно, общая нагрузка на грунт, вес фундамента, оборудования, материалов и сырья; К - коэффициент соотношения весов фундамента и оборудования, принимаемый равным 0,6-1,5 для оборудования со статической и 2,0-3,0 - с динамической нагрузкой; р - допускаемое удельное давление на грунт, определяемое по таблице 1.1. [ 4 ].
Таблица 1.1.Допускаемое давление на грунт
Вид грунта | Допускаемое давление на грунт р, МПа (кгс/см2) |
Песок мелкий сухой плотный | 0,35 (3,5) |
Песок мелкий влажный плотный | 0.2-0,3 (2-3) |
Супесок сухой средней плотности | 0,2 (2,0) |
Супесок влажный средней плотности | 0,15 (1.5) |
Глина в пластическом состоянии | 0,1-0,25 (1,0-2.5) |
Рис. 1.1. Расчетная схема монолитного фундамента
Соответствие действительной высоты фундамента (hд) требуемой (hТ) проверяют путем их сравнения, причем последнюю определяют по формуле:
hТ = GФ/Fg ³ hд , (1.3.)
где g - удельный вес материала фундамента; GФ=GO × К - согласно формуле (1.1).
Проверка фундаментов на устойчивость выполняется путем сравнения расчетного КУР и допустимого КУД коэффициентов устойчивости, т.е.
КУР ³ КУД. (1.4.)
При этом значение КУД ³ 1,8 -2,0.
Расчетный коэффициент устойчивости определяется по выражению [ 3 ] :
Кур = , (1.5)
где Мук, Мok - соответственно моменты устойчивости и опрокидывания фундамента относительно его k-го ребра (рис. 1.1), равные
Мук = 0,5 (SPz + Gф) ; (1.6)
Мok = Мj + SPj × h , (1.7)
где - длина ребра m, перпендикулярного k-му ребру; SPz, SPi соответственно, суммарные усилия, воспринимаемые фундаментом со стороны оборудования в направлении вертикальной оси Z и оси, перпендикулярной k-му ребру фундамента; МJ - крутящий момент, действующий на фундамент со стороны оборудования относительно оси, параллельной k-му ребру.
Проверку фундамента против скольжения определяют путем сопоставления силы РУД, удерживающей его от скольжения по грунту, и силы РСД, стремящейся сдвинуть его, по условию:
Руд ³Рсд × Ксд, (1.8.)
где Ксд - коэффициент запаса на сдвиг фундамента, принимаемый в пределах 2,0-2,5; Руд - сила, удерживающая фундамент от скольжения, равная:
Руд = ( SPz + Gф) צ , (1.9.)
где Pz - сила, сдвигающая фундамент, равная равнодействующей всех усилий, действующих в плоскостях, параллельных плоскости сдвига; ¦- коэффициент трения подошвы фундамента по грунту, принимаемый для сухого грунта равным 0,5, для мокрого - 0,3, а при наличии вибрации фундамента - 0,2.
Устойчивость фундаментов против резонанса проверяется путем расчета и сопоставления частот колебаний, возбуждаемых оборудованием (вынужденных колебаний) ¦в и частот собственных колебаний ¦с станины, фундамента и грунта, на котором он установлен. Частоты вынужденных и собственных колебаний должны отличаться более, чем в 2,5 раза [ 5 ].
С целью снижения величины и частоты динамических сил, передаваемых виброактивной системой (машиной) на другую, защищаемую от вибрации систему, оборудование подлежит виброизоляции посредством виброизоляторов. На практике получили распространение следующие виброизоляторы:
а) в виде отдельных опор: пружинные виброизоляторы, основным рабочим элементом которых являются одна или несколько стальных винтовых цилиндрических или конических пружин (параллельно с пружинами иногда устанавливают демпферы колебаний); резиновые или резинометаллические виброизоляторы, основным рабочим элементом которых является резиновое тело, нередко имеющее сложную форму; пневматические виброизоляторы, обычно регулируемые; виброизоляторы из тонкой прессованной стальной проволоки (“металлическая резина”);
б) в виде слоя упругого материала, укладываемого между машиной и фундаментом;
в) в виде пола на упругом основании - обычно применяется при установке оборудования на перекрытиях зданий.
Для оценки эффективности виброизоляции используются различные критерии, наиболее важный из которых называют виброизоляцией (ВИ). Для гармонического процесса колебаний этот критерий определяется соотношением [5]:
ВИ = 10 lg , (1.10)
В выражении (1.10) Vфж и Vфв представляют собой: при установке машины на виброизоляторах - амплитуды колебательной скорости фундамента машины в характерных точках (или усредненные по нему) соответственно при жестком креплении машины и через виброизоляторы; при применении пола на упругом основании - средние значения колебательной скорости несущей плиты перекрытия при жестком креплении машины к ней и при жесткой установке машины на полу на упругом основании; при одновременном применении пола на упругом основании и виброизоляторов - средние значения колебательной скорости несущей плиты перекрытия при жестком креплении машины к ней и после установки машины на виброизоляторах и полу на упругом основании.
При “абсолютно жестком” фундаменте, когда Vфв=Vфж=0, виброизоляцию определяют также соотношением:
ВИ = 10 lg , (1.11)
где Fфж и Fфв - амплитуды динамических сил, передаваемых на фундамент при жесткой и виброизолированной установке машины на него.
Используют также методы расчета, а затем сравнения, критерия виброизоляции через импедансы машины, фундамента, виброизоляции и характеристические коэффициенты четырехполюсника (машины, виброизоляторы, элементы, представимые массами рассматриваются как механические четырехполюсники) [ 5 ].
Размеры колодцев (отверстий) под фундаментные (анкерные) болты должны соответствовать типу болтов и условию их прочного закрепления в фундаменте. При определении глубины колодца можно руководствоваться следующими данными [ 2 ]: нижняя точка болта должна находится от подошвы фундамента на расстоянии не менее 100-150 мм; глубина заделки в бетон болта прямого примерно должна быть равной 20-30 его диаметрам, болта изогнутого (с крюком на конце) равной 15-20 диаметрам, съемного болта с анкерными плитами - (400-500) мм.
Перед началом монтажа фундаменты должны отвечать определенным требованиям, нормам точности.
Сдачу (приемку) стройготовности фундаментов, эстакад и т.п. под монтаж осуществляют в соответствии с правилами СНиП 3.05.05-84 “Технологическое оборудование и технологические трубопроводы”, а также в соответствии с требованиями СНиП 3.01.03-84 “Геодезические работы в строительстве”.
Так, фундаменты под оборудование, устанавливаемое без последующей подливки раствором, должны сооружаться на полную проектную отметку и сдаваться под монтаж с выверенной поверхностью, а с подливкой раствором - на 50-80 мм ниже проектной отметки опорной поверхности или выступающей части монтируемых изделий.
Допустимые отклонения элементов фундаментов от проектных значений представлены в табл. 1.3 -1.5.
Таблица 1.2.
Допустимые отклонения элементов монтажных бетонных и железобетонных фундаментов, мм
Наименование показателя, отклонения | Допуск |
Верхних поверхностей от горизонтали на всю плоскость | ± 20 |
Местные отклонения бетонной поверхности от проектного положения при проверке рейкой длиной 2 м, кроме опорных поверхностей | ± 5 |
Вертикальных поверхностей от вертикали и линий их пересечения по всей высоте | ± 20 |
Высотных отметок закладных частей, служащих опорами для колонн или сборных элементов | ± 5 |
Осей фундаментных болтов, расположенных: внутри контура опоры монтируемого элемента вне контура опоры монтируемого элемента | |
Высотных отметок верхних торцов забетонированных фундаментных болтов | +20 |
Таблица 1.3. Допустимые отклонения элементов сборных железобетонных фундаментов и оснований, мм
Наименование показателя, отклонения | Допуск |
Высотных отметок верхних опорных поверхностей элементов фундаментов от проектных | -10 |
Высотных отметок дна стаканов фундаментов от проектных | -20 |
Осей фундаментных болтов и стаканов фундаментов относительно разбивочных осей |
Таблица 1.4. Допустимые отклонения элементов фундаментов под технологические металлоконструкции и положения анкерных болтов, мм
Наименование показателя, отклонения | Допуск |
Установочных поверхностей на фундаменте, возведенном до проектной отметки: по высоте по уклону на 1 м | ±5 |
Верхней поверхности выверенной и подлитой стальной плиты: по высоте по уклону на 1,5 м | ±1,5 |
Осей фундаментных болтов, расположенных: внутри контура опоры монтируемого элемента вне контура опоры монтируемого элемента | |
Высотных отметок торцов фундаментных болтов | +20 |
Длины резьбы фундаментных болтов | +30 |
Исходные данные для расчёта фундаментов
Исходные данные для расчёта фундаментов принимаются студентами индивидуально при согласовании с преподавателем и в соответствии с тематикой курсового проекта по дисциплине.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1.2
РАСЧЁТ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ЯКОРЕЙ
В процессе монтажа для крепления расчалок, лебедок, полиспастов используются строительные конструкции зданий, сооружений, а при невозможности их использования, также наземные или заглубленные якори. В последнем случае производится расчет якорей.
Для определения массы наземного якоря (рис.2.1.) используют следующее условие:
Q = , (2.1)
где Q - масса наземного якоря, кг; S - усилие, прикладываемое к якорю, Н; g - ускорение свободного падения, м.с-2; k - коэффициент запаса прочности сдвигу якоря (k = 1,5); ¦ -коэффициент трения подошвы якоря о грунт (¦ = 0,15-0,7); a- угол наклона тяги якоря к горизонту.
Рис. 2.1. Схема сил, действующих на наземный якорь
Зная массу якоря и задаваясь видом материала для его изготовления, определяют его необходимые размеры. Наземный якорь проверяют на опрокидывание по условию:
Q × a × g = k × × S, Н×м, (2.2)
где a - расстояние от центра тяжести якоря до точки опрокидывания, м; - расстояние от места приложения усилия до точки опрокидывания, м; k - коэффициент устойчивости, k= 1,4.
Конструкция и размеры заглубленного якоря должны отвечать следующим условиям (рис. 2.2.):
Рис. 2.2. Схема сил, действующих на заглубленный якорь
Q+T ³ kN2 ³ kSsina; (2.3)
Scosa = N1 £ nd hs ,
где Q - вес грунта, воспринимаемый закладными элементами (бревнами, трубами) якоря, Н; Т - сила трения закладных элементов оборудования о стенку котлована, Н; N1 - горизонтальная составляющая усилия S в тяже якоря, Н; N2 - вертикальная составляющая усилия S, Н; n- количество закладных элементов, соприкасающихся со стенкой котлована; d - диаметр закладных элементов, м; - длина закладных элементов, м; s - допускаемое давление на грунт, Н.м-2 (табл.2.1); k - коэффициент запаса, k ³ 3; h - коэффициент уменьшения допускаемого давления на грунт вследствие неравномерного смятия, h = 0,75-0,8.
Таблица 2.1. Допускаемое давление на грунт на глубине 2 м.
Вид грунта | Допускаемое давление s, МПа |
Песок мелкий сухой плотный | 0,35 |
Песок мелкий влажный плотный | 0,2-0,3 |
Супесок сухой средней плотности | 0,2 |
Супесок влажный средней плотности | 0,15 |
Глина в пластичном состянии | 0.1-0,25 |
При этом Q и Т определяются по выражениям:
Q = ;
(2.4)
Т = ¦N1,
где r - плотность утрамбованного грунта (примерно r = 1600 кг/м3); , - размеры котлована в плане на поверхности, м; Н - глубина заложения якоря, м; ¦ - коэффициент трения ( ¦ = 0,4-0,5).
Зная усилие S, условия и возможности заложения якоря, задаваясь конструктивными его параметрами по условиям (2.3) и (2.4), производят окончательный расчет якоря.
Исходные данные для расчёта якорей
Исходные данные для расчёта якорей принимаются студентами индивидуально при согласовании с преподавателем и в соответствии с тематикой курсового проекта по дисциплине.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1.3
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 1455;