Общие требования к проектированию фундаментов

5.2.1 Фундаменты машин с динамическими нагрузками должны удовлетворять требованиям расчета по прочности и по пригодности к нормальной эксплуатации, а для фундаментов с расположенными на них рабочими местами - также требованиям стандартов безопасности труда в части допустимых уровней вибраций.

Колебания фундаментов не должны оказывать вредного влияния на технологические процессы, оборудование и приборы, расположенные на фундаменте или вне его, а также на находящиеся вблизи конструкции зданий и сооружений.

При проектировании фундаментов машин с динамическими нагрузками следует учитывать требования СП 22.13330, СП 24.13330, СП 63.13330, СП 16.13330 и пр.

5.2.2 Фундаменты машин с динамическими нагрузками могут быть бетонными или железобетонными монолитными, сборно-монолитными и сборными, а при соответствующем обосновании - металлическими.

Монолитные фундаменты следует проектировать под все виды машин с динамическими нагрузками, а сборно-монолитные и сборные, как правило, - под машины периодического действия (с вращающимися частями, с кривошипно-шатунными механизмами и др.).

5.2.3 Класс бетона по прочности на сжатие для монолитных и сборно-монолитных фундаментов должен быть не ниже В12,5, а для сборных - не ниже В15. Для неармированных фундаментов станков допускается применять бетон класса В7,5. В случае одновременного воздействия на фундамент динамической нагрузки и повышенных технологических температур класс бетона должен быть не ниже В15.

5.2.4 Фундаменты машин допускается проектировать отдельными под каждую машину (агрегат) или общими под несколько машин (агрегатов).

Фундаменты машин, как правило, должны быть отделены сквозным швом от смежных фундаментов здания, сооружения и оборудования, а также от пола.

Примечание - Соединение фундаментов машин с фундаментами здания или опирание на них конструкций здания допускается в отдельных случаях, указанных в отдельных соответствующих разделах.

5.2.5 С целью уменьшения вибраций фундаментов машин с динамическими нагрузками и окружающей застройки при соответствующем обосновании рекомендуется предусматривать виброизоляцию фундаментов. Выбор конструктивных решений виброизоляции фундаментов и ее расчет в настоящих правилах не рассматриваются. При снижении виброизоляцией уровня вибрации подошвы фундамента до фоновых значений основание рассчитывается на действие только статических нагрузок.

5.2.6 Устройство фундаментов машин с динамическими нагрузками, за исключением фундаментов турбоагрегатов мощностью 25 тыс. кВт и более, допускается на насыпных грунтах, если такие грунты не содержат органических примесей, вызывающих неравномерные осадки грунта при сжатии. При этом основание из насыпных грунтов должно быть уплотнено (тяжелыми трамбовками, вибрированием или другими способами) в соответствии с требованиями СП 22.13330.

Примечание - Фундаменты машин неимпульсного (неударного) действия с двигателями мощностью менее 500 кВт со средним давлением под подошвой фундамента от расчетных статических нагрузок¹ менее 70 кПа допускается возводить на насыпных грунтах без искусственного уплотнения, если возраст насыпи из песчаных грунтов не менее двух лет и из глинистых грунтов не менее пяти лет.

______________

¹ Далее вместо термина «среднее давление под подошвой фундамента от расчетных статических нагрузок» используется термин «среднее статическое давление под подошвой фундамента».

5.2.7 При проектировании фундаментов машин на естественном основании следует стремиться к совмещению на одной вертикали центра тяжести площади подошвы фундамента и линии действия равнодействующей статических нагрузок от веса машины, фундамента и грунта на обрезах и выступах фундамента, а для свайных фундаментов - центра тяжести плана свай и линий действия равнодействующей статических нагрузок от веса машины и ростверка. При этом эксцентриситет, как правило, не должен превышать (за исключением случаев, оговоренных в отдельных разделах) для грунтов с табличным значением расчетного сопротивления R₀ £ 150 кПа 3 %, а для грунтов с R₀ > 150 кПа, а также свайных фундаментов из висячих свай - 5 % размера стороны подошвы фундамента, в направлении которой смещен центр тяжести. Значение R₀ следует определять по табличным данным СП 22.13330; для фундаментов турбоагрегатов эксцентриситет не должен превышать 3 % указанного размера независимо от значения R₀. Для оснований, сложенных скальными грунтами, а также свайных фундаментов из свай-стоек значение эксцентриситета не нормируется.

При нарушении ограничений на эксцентриситет следует рассчитывать колебания массивных и стенчатых фундаментов в соответствии с указаниями приложения Б. При этом величина краевого давления при внецентренном загружении фундамента не должна превышать значения, определяемого правой частью формулы (1), более чем на 25 %.

5.2.8 Фундаменты машин с динамическими нагрузками следует проектировать:

массивными в виде блока или плиты с необходимыми приямками, колодцами и отверстиями для размещения частей машины, вспомогательного оборудования, коммуникаций и т.д.;

стенчатыми, состоящими из нижней фундаментной плиты (или ростверка), системы стен и верхней плиты (или рамы), на которой располагается оборудование;

рамными, представляющими собой пространственную конструкцию, состоящую, как правило, из верхней плиты или системы балок, опирающихся через стойки на нижнюю фундаментную плиту;

облегченными различных конструктивных типов, в том числе безростверковыми свайными.

5.2.9 Оборудование с вращающимися частями, кривошипно-шатунными механизмами и станочное оборудование, агрегируемое на железобетонных опорных плитах, допускается устанавливать без фундаментов на подстилающий слой полов промышленных зданий при обосновании расчетом, а также в случаях, указанных в соответствующих разделах.

5.2.10 Подошву фундаментов машин, как правило, следует предусматривать прямоугольной формы в плане и располагать на одной отметке.

Высоту фундаментов машин следует назначать минимальной из условий размещения технологического оборудования, выемок и шахт, а также глубины заделки фундаментных болтов.

5.2.11 При проектировании рамных фундаментов рекомендуется:

соблюдать симметрию фундамента как по общей геометрической схеме, так и по форме элементов;

располагать ригели поперечных рам симметрично по отношению к осям стоек;

избегать передачи нагрузок на ригели и балки с эксцентриситетом;

проектировать верх фундаментов без уступов по высоте;

назначать вылеты всех консолей минимально возможных размеров, причем высоту опорного сечения консоли при отсутствии соответствующих расчетов принимать не менее 0,75 ее вылета.

5.2.12 Высоту нижней фундаментной плиты в стенчатых и рамных фундаментах следует принимать по расчету, но не менее 0,4 м и не менее толщины стены или большего размера стоек.

Верхняя железобетонная плита (рама) стенчатого фундамента должна быть жестко связана со стенами. Нижнюю поверхность плиты рекомендуется выполнять на одной отметке.

Стены следует располагать, как правило, вдоль линии действия горизонтальных динамических нагрузок.

5.2.13 Типы фундаментных болтов, способы их установки, а также материал и установочные параметры следует назначать в соответствии с требованиями СП 43.13330.

При ударной нагрузке, а также при динамических нагрузках, требующих установки болтов диаметром не менее 42 мм, следует применять съемные фундаментные болты.

Расстояние от нижних концов болтов до подошвы фундамента должно быть не менее 100 мм.

5.2.14 Конструктивное армирование массивных фундаментов предусматривает общее армирование по подошве и местное под станинами машин и в местах резкого изменения размеров сечения фундамента.

При армировании подошвы фундаментов диаметры продольных и поперечных стержней следует принимать не менее 10 мм при стороне подошвы менее 3 м и не менее 12 мм при большем размере с шагом стержней 200 мм.

При местном армировании под станинами машин неударного действия диаметр стержней следует принимать в зависимости от диаметра болтов, крепящих оборудование к фундаментам, согласно таблице 1. При этом размер сеток должен превышать размер станины машины в плане, как правило, на 300 - 600 мм в зависимости от диаметра арматуры, равной 10 - 20 мм соответственно. Рекомендуемый шаг стержней - 200 мм.

Местное армирование под станинами машин с ударными нагрузками следует производить согласно указаниям соответствующих разделов.

Для армирования участков фундаментов, воспринимающих ударные нагрузки, следует, как правило, применять вязаную арматуру. При этом защитный слой бетона следует принимать не менее 30 мм.

Таблица 1

5.2.15 Армирование элементов стенчатых и рамных фундаментов осуществляется по расчету в соответствии с требованиями СП 63.13330 с учетом следующих дополнительных указаний:

арматура балок, ригелей и стоек должна иметь замкнутые хомуты или стержни, приваренные к продольным стержням по периметру поперечного сечения конструкции;

стойки следует армировать симметричной продольной арматурой с шагом не более 300 мм;

по боковым граням балок и ригелей не реже чем через 300 мм по высоте сечения следует устанавливать промежуточные стержни диаметром не менее 12 мм;

при конструктивном армировании стен стенчатого фундамента диаметр вертикальных стержней должен быть не менее 12 мм, а горизонтальных - не менее 10 мм. Шаг стержней в обоих направлениях следует принимать равным 200 мм.

5.2.16 Температурно-усадочные швы в фундаментах следует, как правило, предусматривать на расстояниях:

для монолитных бетонных фундаментов 20 м;

для железобетонных фундаментов монолитных 40 м, сборно-монолитных 50 м.

Указанные расстояния могут быть увеличены при соответствующем обосновании. При этом швы следует расположить таким образом, чтобы на отдельных участках фундамента, разделенных швами, разместить оборудование, не связанное жестко между собой.

Для уменьшения температурных деформаций допускается устраивать временные температурно-усадочные швы.

При ограничении прогиба фундамента по технологическим требованиям вместо температурно-усадочных швов следует предусматривать мероприятия по регулированию температурного режима при укладке бетона. В этом случае устройство временных температурно-усадочных швов не допускается.

5.2.17 Для фундаментов или их отдельных участков, подвергающихся воздействию агрессивных сред, должны быть предусмотрены меры по их защите в соответствии с требованиями СП 28.13330.

5.2.18 Расчет фундаментов машин и их оснований включает:

расчет колебаний фундаментов или отдельных их элементов;

проверку среднего статического давления под подошвой фундамента на естественном основании р или несущей способности свай;

расчет прочности элементов конструкций фундамента.

При наличии в задании на проектирование технологических требований, ограничивающих перемещения и деформации фундамента, следует выполнить их статический расчет из условия совместной деформации основания и фундамента.

5.2.19 Среднее статическое давление под подошвой фундамента на естественном основании р для всех типов машин, перечисленных в таблице 2, должно удовлетворять условию

p £γ_c0γ_c1R, (1)

где р - среднее статическое давление под подошвой фундамента;

γ_с0 - коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 2;

γ_c1 - коэффициент условий работы грунтов основания, принимаемый для мелких и пылеватых водонасыщенных песков и глинистых грунтов текучей консистенции равным 0,7 (при проектировании фундаментов с массой падающих частей более 10 т значение коэффициента γ_c1 = 0,7 принимается также для маловлажных и влажных мелких и пылеватых песков и водонасыщенных песков средней крупности и крупных); для всех остальных видов и состояний грунтов γ_c1 = 1;

R - расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с требованиями СП 22.13330.

Таблица 2

5.2.20 Расчет прочности элементов конструкций фундаментов различных типов машин допускается производить на статическое действие расчетных динамических нагрузок, определяемых по формуле (2). Расчет массивных фундаментов на прочность, за исключением ослабленных сечений, консольных участков и пр., как правило, не производится.

5.2.21 При определении расчетных статических нагрузок, в число которых входят вес фундамента, вес грунта на обрезах фундамента, вес машины и вес вспомогательного оборудования, коэффициент надежности по нагрузке γ_f принимается в соответствии с требованиями СП 20.13330 при расчете прочности и равным 1 при проверке среднего статического давления под подошвой фундамента.

Расчетные динамические нагрузки F_d от динамического воздействия движущихся частей машины или нагрузки, представляющие какой-либо особый вид силового воздействия (например, момент короткого замыкания, обрыв молотка мельницы и т.п.), определяются:

при расчете колебаний как произведение значения нормативной динамической нагрузки F_n, соответствующего нормальному эксплуатационному режиму работы машины и принимаемого по указаниям соответствующих разделов или по заданию на проектирование, и коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1;

при расчете прочности элементов конструкций фундамента с заменой динамической нагрузки эквивалентной статической по формуле

F_d = γ_fηF_n, (2)

где γ_f и η - коэффициенты соответственно надежности по нагрузке и динамичности, принимаемые по таблице 3;

F_n - нормативное значение динамической нагрузки, соответствующее нормальному эксплуатационному режиму работы машины или особому силовому воздействию и принимаемое по соответствующим разделам или по заданию на проектирование.

При расчете прочности элементов конструкций фундамента на основе прямого динамического расчета расчетные динамические нагрузки F_d определяются по формуле (2), в которой коэффициент динамичности η принимается равным 1.

Таблица 3

5.2.22 При проектировании фундаментов машин с динамическими нагрузками для строительства в сейсмических районах расчет прочности элементов массивных фундаментов следует производить без учета сейсмических воздействий.

При расчете рамных, стенчатых и облегченных фундаментов на сейсмические воздействия в особое сочетание нагрузок следует включать расчетные динамические нагрузки, создаваемые машинами в нормальном эксплуатационном режиме, с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f = 1.

5.2.23. При проектировании фундаментов зданий и сооружений, чувствительных к неравномерным осадкам и воспринимающих динамические нагрузки, передаваемые машинами через строительные конструкции или грунт, среднее давление под подошвой фундамента на естественном основании должно удовлетворять условию

p £ γ_c1R. (3)

Условие (3) должно выполняться для фундаментов зданий и сооружений в пределах зоны, где скорость колебаний v_s = a_sωна поверхности грунта от импульсных источников более 15 мм/с, от источников периодического действия и случайных более 2 мм/с (здесь a_s - амплитуда колебаний грунта, определяемая по формуле (19), ω - угловая частота вынужденных колебаний фундамента-источника для машин с периодическими нагрузками или собственных - для машин с импульсными или случайными нагрузками).