книги / Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Основания и фундаменты

5.Портовые гидротехнические сооружения. Изд-во «Морской .транспорт», 1956.

6.П р о к о ф ь е в П. Л. Давление сыпучего тела

ирасчет подпорных стенок. Госстройиздат, 1947.

7. С о к о л о в с к и й В. В. Статика сыпучей среды. Гостехиздат, 1944.

Soc. of Ciy. Eng., v. 79, № 262, 1953.

10.Ц ы т о в и ч Н. А. Механика грунтов. Изд. 4-е. Госстройиздат, 1951.

11.H a n s e n I. В. Earth Pressure Calculation. Co­

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

а) Характеристика машин с динамическими нагрузками

При строительном проектировании машины разде­ ляются на два класса. К первому относятся машины, п ри работе которых возникают значительные силы инер­ ции (так называемые машины с динамическими нагруз­ ками). Ко второму~классу относятся машины спокойного' действия, неуравновешенные силы инерцййдвижущихся частей которых относительно невелики. Разделение поз­ воляет выделить те машины, фундамента которых должны проектироваться с учетом специальных требований, свя­ занных с , наличием динамических нагрузок. Проекти­ рование фундаментов машин, относящихся ко второму классу (за исключением оборудования, чувствительного к сотрясениям), не представляет каких-либо особенностей

ипроизводится без учета динамических нагрузок, по обычным нормам и правилам проектирования оснований

ифундаментов зданий и сооружений.

По виду динамического воздействия на фундамент машины с динамическими нагрузками делятся на группы,

даются заводами-изготовителями машин,. ляСо- опреде­ ляются при проектировании фундаментов по указаниям Технических условий СН 18—68..Необходимые для определения динамических нагрузок справочные данные.. приводятся в $ 2 и 4.

б) Основные виды фундаментов под машины

Фундаменты под машины с динамическими нагруз­ ками делятся на два основных вида — массивные и рамные.

Особую группу составляют фундаменты с виброизо­ ляторами, которые обычно устраиваются массивными, с введением между машиной и фундаментом специальных

II.Машины непериодиче­ ского действия

в) Возвратно-поступательное движение, завершающееся непрерывно следую­ щими один за другим ударами

а) Неравномерное вращение илн воз­ вратно-поступательное движение

б) Возвратно-поступательное движение, завершающееся отдельными ударами

Встряхивающие и вибрациоино-ударные формовочные машины, применяемые в литейном производстве н в промышленности сборного железобетона

Приводные электродвигатели прокатных станов, агрегаты Леонардо-Ильгнера, генераторы разрывных мощностей и т. п.

Молоты (ковочные н штамповочные)» копровые устрой­ ства для разделки металлического скрапа

Рис. 9.1. Массивный фундамент бесподваль­ ного типа под горизонтальный компрессор

Массивные фундаменты могут быть отдельными для каждой машины или групповыми, на которых устана­ вливается по нескольку машин.

Наибольшее распространение пока еще имерт кон­ струкции фундаментов под машины из монолитного же­ лезобетона. Вместе с тем в последние годы в Советском Союзе начато применение для возведения фундаментов (как' массивных, так и рамных) сборного железобетона.

Массивные фундаменты из монолитного железобе­ тона применяются для установки машин всех видов. Они выполняются в виде слабоармированных бетонных блоков (рис. 9.1), плит (рис. 9.2) или стен, связанных общей нижней плитой (рис. 9.3). В теле массивных фундаментов устраиваются выемки, шахты и отверстия для размещения и крепления частей установки (машины, вспомогательного оборудовании и коммуникаций), а также для ее обслуживания в процессе эксплуатации.

Сборно-монолитные н сборные массивные фунда­ менты, вообще говоря, также могут применяться для установки любых машин. Однако в настоящее время разработа’ны конструктивные решения таких фунда­ ментов только для некоторых типов машин с вращаю­ щимися роторами (электродвигателей, дымососов), ком­ прессоров, дробилок, прокатного оборудования, подъем­ ных машин и лебедок. Эти решения могут быть сгруп­ пированы следующим образом:

1) сборные и сборно-монолитные (блочного, плит­ ного или стенчатого типов) фундаменты из крупных не­ унифицированных блоков;

Рис. 9.2. Массивный фундамент бесподвального типа под вертикальный компрессор, устроенный в виде плиты

Рис. 9.3. Массивный (стенчатый) фундамент подвального типа под моторгенератор

Все сборные элементы фундамента унифицированы, что позволило значительно упростить процесс их за­ водского изготовления. Формование элементов осуще­ ствляется в инвентарной стальной опалубке.

Рис. 9.6. Рамный фундамент под турбогенератор из монолитного железобетона

В последнее время начато применение сборных же­ лезобетонных рамных фундаментов под дробилки, труб­ чатые мельницы и вращающиеся печи [12 и 14].

в) Требования, предъявляемые к фундаментам под машины

Фундамент под любую машину должен обеспечи­ вать возможность нормальной эксплуатации машины при отсутствии каких-либо помех выполнению функций предприятия нли его соседей. Для соблюдения этого общего условия необходимо, чтобы конструкция фун­ дамента, обеспечивая удобное размещение и надежное крепление машины, отвечала требованиям прочности и устойчивости, а также условию отсутствия сильных вибраций, которые могут вредно отзываться на работе машины и обслуживающего ее персонала, способствовать возникновению недопустимых осадок и деформаций зда­ ний, нарушать правильность показаний точных прибо­ ров, затруднять технологические процессы и т. д.

Расчет прочности и устойчивости элементов кон­ струкции фундамента производится по общим правилам механики, причем неуравновешенные силы инерции ма­ шин, будучи помноженными на коэффициенты динамич­ ности и перегрузки, в необходимых случаях вводятся в расчет как временные статические нагрузки, а расчет­ ные сопротивления материалов назначаются по действую­ щим нормам, в необходимых случаях — с учетом вынос­ ливости. Расчет основания фундаментов под машины производится по простейшей формуле для центрального сжатия, причем допускаемое давление R на основание

СНиП; а — коэффициент, учитывающий динамическое дей-

,ствие нагрузок и принимаемый равным:

врасчетах фундаментов под турбоагрегаты и дробильное оборудование — 0,8; в расчетах фундаментов под ма­ шины периодического действия других видов — 1; в рас­

четах фундаментов под молоты — по указаниям, при­ веденным в § 3, п. «Б».

Условие отсутствия недопустимых вибраций выпол­ няется путем придания фундаменту машины таких раз-

I I

Данные, характеризующие местные условия промышлен­ ного объекта, на котором намечается установка машин

1. Сведения о геологическом строении и гидрогеоло­ гических условиях строительной площадки, а также о свойствах слагающих ее грунтов.

§ 2. РАСЧЕТ МАССИВНЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА КОЛЕБАНИЯ

а) Постановка задачи

Применяемый в настоящее время способ определения амплитуд колебаний фундаментов для расчета по фор­

муле (9.2) основан на двух упрощающих задачу допу­ щениях: V

1)фундамент вместе с установленной на нем маши­ ной рассматривается как абсолютно жесткое тело;

2)основание фундамента считается идеально упру­ гим и невесомым.

Введение первого из указанных допущений оправ­ дывается тем, что размеры тел машины и фундамента малы по сравнению с размерами активной зоны основа­ ния, в то время как величины модулей упругости бетон­ ной кладки и стали в сотни и тысячи раз превосходят величины модуля упругости нескальных грунтов. Таким образом, жесткость тел машины и фундамента настолько превышает жесткость основания, что упругостью этих тел, а следовательно и их деформациями, можно прене­ брегать без существенного ущерба для точности расчетов.

Согласно второму допущению между перемещениями фундамента и реакциями упругого основания существует линейная зависимость

б) Существующие способы определения коэффициентов К2, К х и

Для определения коэффициентов жесткости есте­ ственного основания используются формулы

В действительности уменьшение коэффициентов Сг, Cf и Сх с увеличением площади F происходит не так интенсивно, как показывают зависимости (9.5), (9.6) и (9.7). Поэтому ими рекомендуется пользоваться только при F 10 ж2, а при F > 10 ж2 — принимать значения Cz, C,f и Сх постоянными, соответствующими F = 10 ж2. Расчетные значения коэффициента С- для естественных оснований, относящиеся к '/ - > 1 0 ж2 и рекомендуемые СН 18—58 [13], приводятся ниже:

При этом величины Сх и Cf допускается, независимо от соотношения размеров подошвы фундамента, прини­ мать равными

Сх = 0,7 Сг\ С0 = 2 Cz.

По О. А. Савинову [12] для более точного определе­ ния коэффициентов жесткости основания (с учетом влия­ ния размеров фундамента и инерции грунта) можно

З н а ч е н и я к о э ф ф и ц и е н т а С0 п р и у д е л ь н о м д а в л е н и и

в) Определение коэффициентов жесткости основания для свайных фундаментов

По СН 18—58 расчетное значение коэффициента жесткости основания фундаментов при упругом равно­ мерном сжатии (для висячих свай) определяется по формуле

где и ■— число свай;

С— коэффициент упругого сопротивления одной сваи

вт!м, величину которого определяют по фор­

принимают равными:

г| -- 750 т / м3 — для пластичных слабых (с нор­ мативным давлением до 1 кг/смг) глин и суглин­ ков; т) = 1000 т!ма — для мелких и. пылеватых водо­

насыщенных песков; т) = 2500 т/м3 — для песков (кроме мелких и

пылеватых водонасыщенных), а также плотных глин, лёсса и лёссовидных суглинков естествен­ ной влажности.

Расчетное значение коэффициента жесткости К9 (в тм) при неравномерном сжатии основания фундаментов на висячих сваях определяется по формуле

Приведенные ниже формулы выведены для случая, когда одна из главных осей инерции тела фундамента верти­ кальна и проходит через центр тяжести площади подошвы, а две другие — параллельны главным

осям этой площади (рис. 9.8). В реальных фундаментах эти условия часто не соблюдаются; однако в практических расчетах влиянием тех или иных отклонений в положении

главных осей от указанного принято пренебрегать. Для всех рассматриваемых случаев даны уравнения колеба­ ний центра тяжести фундамента и в необходимых слу­ чаях — углов поворота в соответствующих плоскостях.

Пользуясь этими уравнениями, искомую величину наибольшей амплитуды колебаний верхнего обреза фундамента, вводимую в основную формулу (9.2), либо берут непосредственно из уравнения (например, при чистых вертикальных колебаниях), либо определяют путем подсчетов или графического построения с учетом реальных размеров фундамента.

Условные обозначения:

Q и т — соответственно вес и масса фундамента; 6 — момент инерции этой массы относи­ тельно горизонтальной оси O Y , проходя­ щей через центр тяжести тела фунда­ мента перпендикулярно плоскости коле-

хбаний;

0О — то же, относительно главной оси OYа площади подошвы, параллельной оси

ф— угол поворота в плоскости XOZ в ра­ дианах;

Аг и Ах — амплитуды колебаний центра тяжести тела фундамента;

А кг и Akx — т0 же>любой точки к фундамента;

• Af — амплитуда угла поворота фундамента в плоскости XOZ в радианах.

Остальные обозначения указываются в пояснениях и на расчетных схемах.

Свободные колебания фундаментов 1

Частоты собственных колебаний фундаментов определиются по формулам:

1 Вывод формул, приводимых в настоящем разделе, можно найти в работах [12] и [2].

Для приближенного определения частоты kt может также служить приближенная формула

где — коэффициент, определяемый по графику (рис.

Случай 1. Свободные колебания (без затухания) фун­ дамента под действием центрального вертикального удара (рис. 9.10):

v — скорость движения ударяющего тела (бабы) в момент, предшествующий удару;

mQ— масса ударяющего тела.

В расчетах фундаментов под машины ударного дей­ ствия предполагается, что продолжительность удара

мала по сравнению с периодом Тг = ЛZ собственных

Рис. 9.10. Схема к рас­ чету фундамента на коле­ бания под действием цен­ трального вертикального удара

свойств материалов соударяющихся тел; 1

Рнс. 9.11. Схема к рас­ чету фундамента на ко­ лебания под действием внецентренного верти­ кального удара

Случай 2. Свободные колебания фундамента под действием внецентренного вертикального удара (рис.9.11):

Рис. 9.12. Схема к расчету фундамента на колебания под действием горизонталь­ ного удара

Случай 3. Свободные колебания фундамента под действием горизонтального удара (рис. 9.12):

2 = 0;

х — Ay sin Xyt + A . sin k«t;

(9.29)

<p=i ( 1 _ | ) ' 4lSinV+

Вынужденные колебания фундаментов под действием периодических сил

Случай 1. Вынужденные вертикальные колебания под

Частота собственных колебаний системы при учете иеупругих сопротивлений

= Р^> sin a t или пары сил М ~ М (0) sin at, действую­

щих в этой плоскости (без учета неупругих сопротивле­ ний):