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

Здесь т) — коэффициент динамичности (нарастания коле­ баний), определяемый из выражений:

лесопильные рамы и локомобили). При работе таких машин возникают неуравновешенные силы инерции, представляющие собой сумму составляющих сил с раз­ ными частотами — частотой вращения ш (силы первого порядка), удвоенной частотой 2ш (силы второго порядка) и т. д. Однако в расчетах фундаментов принято учиты­ вать только силы инерции первого порядка. Если вели­ чины этих сил не указаны в задании на проектирование, их следует вычислять.

Для одноцилиндровой машины силы инерции пер­

вкрейцкопфе;

г— длина кривошипа;

со — угловая скорость вращения коленчатого вала, величины приведенных масс та и /и* вычис­ ляются по формулам:

где г0 — расстояние от оси коленчатого вала до общего центра тяжести кривошипа и соединенных с ним элементов (в случаях, когда этот центр распо­ лагается вне пределов кривошипа на стороне противовеса, величина г0 берется со знаком минус);

« j — общая масса кривошипа и соединенных с ним

элементов (шейки коленчатого вала и противо­ весов);

тп — масса шатуна; тт — общая масса возвратно-поступательно движу­

щихся частей (штока, поршня и др.).

Силы N и Т действуют в плоскости кривошипно­ шатунного механизма и прикладываются к оси колен­ чатого вала.

Вмногоцилиндровых машинах составляющие N0 и То равнодействующей возмущающих сил всех цилиндров машины равны алгебраической сумме составляющих сил каждого цилиндра.

Вдвухцилиндровой машине:

1)кривошипы направлены в одну сторону (углы

заклинивания равны нулю); составляющие равнодейст­ вующей равны арифметической сумме составляющих для каждого цилиндра, т. е.

В этом случае в расчетах необходимо учитывать действие пары сил, лежащей в вертикальной плоскости (действие пары сил, вызывающей вращательные колеба­ ния фундамента относительно вертикальной оси, не при­ нимается во внимание).

Момент этой пары для вертикальных машин

В трехцилиндровых машинах обычно все цилиндры одинаковы, а кривошипы расположены под углом 120° друг к другу. В этом случае величина равнодействующей возмущающих сил первого порядка равна нулю, а мо­ менты пар, действующих в плоскости, совпадающей с осями цилиндров (МN), и в перпендикулярной плоскости (Л4г), равны

В четырехцилиндровых и шестицилиндровых маши­ нах силы инерции первого порядка уравновешены.

Д р о б и л ь н ы е м а ш и н ы (дробилки гирационные и щековые, шаровые мельницы и др.).

Величины нормативных возмущающих сил гирационных и щековых дробилок в необходимых случаях задают заводы-изготовители; при отсутствии таких данных разрешается определять величину возмущающей силы, направленной горизонтально по простейшей фор­ муле Р = Р“ sin (at, а входящие сюда значения Ра и со принимать по табл. 9.5.

Т а б л и ц а 9.5

Данные для определения возмущающих сил для расчета фундаментов под дробилки

В случае установки нескольких одинаковых дроби­ лок на одном групповом фундаменте в расчет вводится равнодействующая всех сил, определяемая по формуле

Рр = vPH,

где v — коэффициент, принимаемый равным: числу дробилок — при числе, меньшем 4; 4 — при числе от 4 до 8;

половине числа дробилок — при числе более 8.

§ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАССИВНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД МАШИНЫ ПЕРИОДИЧЕС­ КОГО ДЕЙСТВИЯ

Порядок определения основных размеров фундамен­ тов под машины периодического действия следующий.

В каждом случае проектировщик обязан прежде всего найти минимальную высоту фундамента по задан­ ным на' габаритных чертежах завода-изготовителя усло­ виям размещения и крепления машины. После этого он может установить глубину заложения и выбрать тип основания с учетом имеющихся грунтовых условий строй­ площадки, а также предварительно наметить размеры подошвы фундамента >; уточнение размеров подошвы производится расчетом.

а) Определение минимальной высоты фундамента

Если рядом с фундаментом нет глубоких приямков, минимальная высота фундамента определяется исходя из условия обеспечения защиты головок наиболее глубоко сидящих анкерных частей от непосредственного контакта с грунтом и прочности опорной плиты или днищ отдель­ ных приямков. Наиболее низко расположенные головки анкерных болтов должны быть отделены от грунта слоем бетона толщиной не менее 10—15 см. При наличии бетон­ ной подготовки под фундаментом защита головок болтов считается обеспеченной. Минимальная толщина бетон­ ных (неармированных) консольных выступов опорных плит фундаментов под машины периодического действия назначается равной длине наибольшего выступа в плане, а армированных — 0,8 этой длины. Толщину днищ от­ дельных приямков не следует назначать большей 1/5 на­ именьшего размера приямка в плане, если это не тре­ буется по условиям размещения анкерных болтов, за­ кладных частей и т. д.

1 При установке машин на открытом воздухе или в неотап­ ливаемых помещениях глубина заложения фундаментов должна назначаться с учетом промерзания грунтов.

В целях уменьшения высоты и облегчения конструк­ ции фундаментов можно изменять заданное заводомизготовителем расположение вспомогательного оборудо­ вания и коммуникаций, а также глубину заделки анкер­ ных болтов; эти изменения должны согласовываться с за- водом-изготовйтелем и увязываться с технологической частью проекта цеха.

Глубину заделки анкерных болтов следует назначать не меньшей, чем это указано в табл. 9.6.

Т а б л и ц а 9.6

Минимальная глубина заделки анкерных болтов в бетон (по О. А. Савинову [12])

При наличии рядом с проектируемым фундаментом под машину глубоких каналов и приямков для трубо­ проводов и кабелей выбор минимальной высоты фунда­ мента должен производиться в зависимости от его типа с учетом глубины каналов и их расположения по отноше-. нию к фундаменту. Так, высота подземной части фунда­ ментов под машины бесподвального типа не может при­ ниматься меньше глубины заложения каналов и приям­ ков. То же относится и к фундаментам подвального типа, если каналы и приямки примыкают к опорной фундамент­ ной плите на небольшой части ее периметра; в противном случае необходимо опускать подошву фундамента не менее чем на 0,3—0,5 м по отношению к уровню дна каналов.

б) Выбор глубины заложения и типа основания фундаментов

Глубину заложения фундаментов под машины назна­ чают независимо от влияния вибрации основания на конструкции зданий; заложение фундаментов машины и здания на разных отметках практически не оказывает влияния на интенсивность передачи вызываемых работой машины вибраций через грунт на здания.

В простейшем случае, когда на месте постройки достаточно близко к поверхности земли залегают грунты, которые могут служить для проектируемого фундамента надежным естественным основанием, глубина заложения фундаментов бесподвального типа должна приниматься равной минимальной высоте его подземной части.

Если на глубине, соответствующей минимальной высоте подземной части фундамента, залегает грунт, включающий значительное количество сильно сжимае­ мых веществ (торф, опилки, стружки и пр.), то в зави­ симости от мощности слоя этого грунта может быть принято одно из двух решений — устройство фунда­ мента на подушке из малосжимаемого грунта (песка, гравия, уплотненного тяжелыми трамбовками местного грунта) или применение свайного фундамента. Первое решение более выгодно при относительно небольшой мощ­ ности слоя слабого грунта, второе — при значительной мощности. В сомнительных случаях проектировщик

обязан разработать и сравнить вариант устройства фундамента на подушке и вариант устройства свайного фундамента и выбрать наиболее экономичный.

Допускается возведение фундаментов под машины с установившимся движением на насыпных грунтах, если эти грунты не содержат значительных примесей органи­ ческого мусора. Лри установке мощных машин насып­ ной слой должен быть тщательно уплотнен (см. § 2 гл. 10), фундаменты же бесподвального типа под машины мощ­ ностью менее 500 кет можно возводить на насыпных грунтах без искусственного уплотнения, если возраст насыпи составляет не менее 2 лет при песчаных и 5 лет при глинистых грунтах.

в) Выбор размеров подошвы фундаментов

При предварительном подборе размеров подошвы фундамента (которой обычно придается прямоугольная форма), помимо условий размещения машины и требова­ ния расчета по формуле (9.1), необходимо учитывать сле­ дующие обстоятельства. Общий центр тяжести тел фун­ дамента и машины и центр тяжести площади подошвы должны находиться по возможности на одной вертикали. По Техническим условиям [13] расчетное значение экс­ центрицитета при возведении фундаментов на слабых грунтах (с нормативным давлением до 1,5 кг/см2) должно быть не более 3%, а в остальных случаях — не более 5% от размера той стороны подошвы, параллельно которой происходит смещение центра тяжести. В обычных слу­ чаях рекомендуется отделять фундаменты машин как от фундаментов, так и от надземных конструкций зданий; это обязательно для низкочастотных машин, фундаменты которых должны быть обязательно отделены от смежных фундаментов здания зазором не менее 0,2—0,5 м и не должны иметь контакта с надземными конструкциями. При установке высокочастотных машин соединение их фундаментов с конструкциями зданий допускается в слу­ чаях, регламентированных Техническими условиями СН 18—58 [13]. Что касается взаимного расположения фундаментов под машины, то они обычно разделяются зазором не менее 0,2 м. Вместе с тем Технические условия допускают установку нескольких одинаковых неуравно­ вешенных машин, расположенных рядом на одном общем фундаменте. Это целесообразно главным образом при установке машин, во время работы которых возникают горизонтальные силы инерции.

Заключительный этап проектирования фундамента под машину состоит в расчете на колебания, по резуль­ татам которого окончательно устанавливаются размеры подошвы фундамента и выполняется его конструирова­ ние.

г) Конструирование массивных фундаментов под машины периодического действия

В качестве материала для массивных фундаментов под машины применяют бетон марки не ниже 100. При этом верхние части фундаментов, в состав конструкции которых входят ригели, консоли, стенки и т. п., а также элементы сборных конструкций, устраивают из бетона марки 150 и выше.

Для армирования массивных фундаментов исполь­ зуется горячекатаная арматура периодического профиля классов А-П или А-Ш.

Указания по устройству арматуры массивных фун­ даментов под машины с кривошипно-шатунными меха­ низмами, дробилки и некоторые другие машины перио­ дического действия приводятся в Технических условиях СН 18—58 [13]. Конструирование фундаментов под про­ катное оборудование производится по указаниям Ин­ струкции 15].

В тех случаях, когда в конструкции массивных фундаментов под машины рассматриваемых видов имеются ригели, консоли, плиты и т. п. элементы, под­ держивающие части машины, выносливость этих элемен­ тов проверяется расчетом по СНиП П-В. 1-62. При этом коэффициент перегрузки, принимаемый при определении расчетных динамических нагрузок, берется равным 1,3.

При конструировании фундаментов должны учиты­ ваться особенности монтажа машин, с которыми можно познакомиться по работе [9].

§ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАССИВНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД МАШИНЫ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

а) Фундаменты под кузнечные молоты (ковочные и штамповочные)

Фундаменты под молоты проектируются в виде бе­ тонных плит или массивных блоков, армированных несколькими горизонтальными сетками. Для молотов с весом падающих частей менее 1 т допускается устрой­ ство одной общей фундаментной плиты под несколько молотов.

Проектирование фундаментов под молоты с весом падающих частей до 6 т должно производиться по сле­ дующим правилам. Толщина подшаботной части фунда­ мента должна быть не менее величин, указанных ниже [13].

Ориентировочные величины площади F подошвы и веса 6'ф фундамента определяются по формулам:

е— коэффициент восстановления скорости при ударе, расчетное значение которого прини­ мается:

а) для молотов штамповочных при штамповке стальных изделий е = 0,5, а изделий из цвет­ ного металла — е = 0; б) для молотов ковочных е = 0,25;

v— скорость в м!сек падающих частей молота в мо­ мент, предшествующий удару.

Величина v определяется по формулам: для моло­ тов одиночного действия

По найденным ориентировочным значениям F и <?ф с учетом данных табл. 9.6 подбирают размеры фунда­ мента, которые затем проверяются по формуле

где К: — коэффициент жесткости основания, определяе­

не должно превышать расчетного сопротивления сжатию поперек волокон древесины.

Здесь — опорная площадь шабота в м2; Ь — толщина прокладки в м\ Е — модуль упругости древесины.

Характеристики свойств древесины R c90 и Е сведены в табл. 9.7.

Подбор и проверка расчетом размеров фундаментов под тяжелые молоты производятся по специальной мето­ дике [12], обеспечивающей получение наиболее выгодного соотношения размеров фундамента с учетом характера напластований грунтов, размещения соседних фунда­

Плотные неводонасыщенные грунты с нормативным давлением более 3 кг/см9

Стальная плнта (нли плнты) — шабот опирается яа слой бракованных слитков (нли мартеновских козлов), укладываемых непосредственно на грунт. Пустоты между слит­ ками заполняются мелким скрапом. Толщина слоя слитков не менее I м. Вокруг массива слитков устраивается железобетонная подпорная стенка, защищенная выше уровня земли броневыми плитами

Р а д и у с д и н а м и ч е с к о го в л и я н и я к о п р о в о й у с т а н о в к и (в м )

§ 5. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАМНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Рамные фундаменты применяются в основном для установки машин подгруппы 1а (см. табл. 9 . 1 ) — турбо­ агрегатов (турбогенераторов, турбовоздуходувок, турбо­ компрессоров и газовых турбин), электромашин (моторгенераторов и синхронных компенсаторов), дробилок, шаровых мельниц, вращающихся печей, центрифуг и некоторых других машин.

Коэффициенты жесткости Ki и Я3 определяются по формулам:

где Кх и — коэффициенты жесткости основания (см.

*§ 2);

h —- высота фундамента;

ty i— расстояние от плоскости t-й поперечной

рамы до центра тяжести системы;

<= k

С = y)Cj — сумма коэффициентов жесткости всех i = 1

а) Расчет рамных фундаментов на колебания

Расчет рамных фундаментов под электрические ма­ шины с числом оборотов 1000 об/мин и ниже произво­ дится по формуле

ментов (с учетом упругости основания) равным 8;

/Ci и Л' 2 — коэффициенты жесткости конструкции фун­ дамента;

и \ i — соответственно частоты собственных посту­ пательных и вращательных (относительно вер­ тикальной оси) колебаний фундамента.

поперечных рам, определяемых по фор­ мулам: ■

•расчетный пролет ригеля рамы (который может приниматься равным 0,9 расстояния между осями стоек).

Частоты %х1 и 1 вычисляются по формулам:

где / — длина верхней плиты.

Для расчета рамных фундаментов под дробилки и центрифуги можно использовать те же формулы (9.66) т- (9.73) с той разницей, что для дробилок нормативные нагрузки Ра принимаются по табл. 9.5, а для центрифуг—

где d — диаметр ротора в м; Q — вес ротора в т.

Расчет на колебания фундаментов под трубчатые мельницы и вращающиеся печи не производится.

Расчет рамных фундаментов под высокочастотные машины (при числе оборотов более 1000 об/мин) выпол­ няется только в случаях установки турбоагрегатов мощ­ ностью более 25 тыс. кет, для чего используется Инструк-

ция [6]. Во всех остальных случаях фундаменты под высокочастотные машины рассчитывать на колебания не обязательно.

б) Расчет прочности рамных фундаментов

Расчет прочности элементов конструкции рамиых фундаментов производится на действие следующих на­ грузок:

1)постоянных, в число которых входят вес машины (включая вес движущихся частей), вспомогательного оборудования и собственный вес частей фундамента;

2)временных, заменяющих динамическое действие движущихся частей машины, а также соответствующих тяге вакуума в конденсаторе (для турбоагрегатов) и усилиям, возникающим при коротком замцкании.

Кроме того, консольные элементы верхней части фундаментов проверяются да действие монтажных нагру­ зок.

Временная вертикальная нагрузка Рв (в т), соответ­

в задании на проектирование; при отсутствии сведений об этих нагрузках величины их можно определять по формулам:

Временные нагрузки, заменяющие динамическое действие движущихся частей машины,принимаются сосредоточенными и прикладываются к осям ригелей поперечных рам в местах расположения подшипников.

В общем случае величина расчетной временной (динамической) нагрузки Pdi определяется по формуле:

расчета на выносливость. Так же как и в расчетах всех других фундаментов под машины периодического дей­ ствия, при определении давления на грунт от рамных фундаментов под машины всех видов временные нагрузки, заменяющие динамическое действие машины, в расчет не вводятся.

Расчетная нагрузка для консолей верхней части фундаментов принимается равной 2 Т/м2. Прочность фун­ даментной плиты или лент проверяется на действие постоянных нагрузок от веса верхнего строения и ма­ шины, рассматриваемых как сосредоточенные в местах защемления стоек рам и соответствующих реакций осно­ вания.

Поскольку расчет на колебания рамных фундаментов под турбоагрегаты и моторгенераторы производится не всегда, а в расчетах фундаментов под моторгенераторы рассматриваются только горизонтальные колебания,

Технические условия СН 18—58 задают временные рас­ четные нагрузки независимо от результатов расчета на колебания в виде

где QBi — вес вращающихся частей, приходящихся на данный элемент фундамента;

Yi и уа — безразмерные коэффициенты, принимаемые со­ ответственно для вертикальной Р $ и гори­

зонтальной Р $ нагрузок в зависимости от числа оборотов машины до табл. 9,12.

Т а б л и ц а 9.12

Значения коэффициентов Yi и у.

В расчетах фундаментов под машины с вращающимися частями других видов (например, центрифуг и тяго­ дутьевых агрегатов) определение расчетных нагрузок по формуле (9.77) с использованием коэффициентов дина­ мичности, полученных по расчету фундамента на гори­ зонтальные колебания, является обязательным.

Внутренние усилия в ригелях и стойках рам верх­ него строения фундаментов под машины с вращаю­ щимися роторами определяются для двух случаев сов­ местного действия постоянных и временных нагрузок (основные сочетания нагрузок):

постоянные нагрузки плюс тяга вакуума в конден­ саторе (для турбоагрегатов) плюс временные динами­ ческие, направленные вертикально вниз;

постоянные нагрузки плюс тяга вакуума в конден­ саторе (для турбоагрегатов) плюс временные динамиче­ ские, направленные горизонтально.

Одновременное действие временных динамических нагрузок в двух направлениях, естественно, исключается. При проектировании фундаментов под турбо- и моторге­ нераторы конструкция верхнего строения проверяется дополнительно на особое сочетание нагрузок, состоящее из комбинации нагрузок одного из основных сочетаний (по п. «а» или «б») плюс момент пары короткого замы­ кания.

в) Выбор основных размеров и конструирование рамных фундаментов

При проектировании фундаментов высокочастотных машин, имеющих числа оборотов более 1000 об/мин, необходимо стремиться к максимальному (возможному при заданных габаритах) увеличению массы верхней рамы как за счет увеличения размеров образующих ее балок и ригелей, так и путем уширения (в допустимых пределах) консольных выступов. Ригелям поперечных рам, несущим подшипники машин, необходимо придавать как можно большую жесткость при изгибе в вертикальной плоскости. Стойки рам не должны иметь значительных поперечных размеров, превосходящих требуемые по расчету прочности. Заводы-изготовители задают размеры стоек исходя в основном из требований размещения машины, вспомогательного оборудования и коммуника-

ций, причем стойки оказываются чрезмерно мощными, а верхнее строение приобретает весьма сложную форму. Уменьшение размеров стоек до пределов, ограниченных условиями прочности, позволяет значительно упростить и удешевить конструкцию фундамента. В отношении определения глубины заложения фундаментов под тур­ боагрегаты сохраняют силу общие указания, относя­ щиеся к массивным фундаментам; что же касается выбора размеров иижней плиты, то эти размеры необходимо во всех случаях принимать минимальными, насколько это допускают условия размещения стоек рам верхнего строения, а также требования расчета основания и теда самой плиты. Кроме того, при назначении размеров по­ дошвы нижней плиты необходимо стремиться к тому, чтобы равнодействующая всех постоянных нагрузок проходила через центр тяжести площади'подошвы. Под стойки рамных фундаментов в плотных грунтах допу­ скается применение ленточных фундаментов, образую­ щих замкнутый контур, с поперечными элементами по осям поперечных рам.

Толщина нижней плиты или высота ленточных фундаментов должны определяться исходя из требований расчета прочности. Необходимо, чтобы высота ребер или сечения плиты у подколонников была не менее рабочей высоты сечения стоек рам фундамента и во всяком случае не менее 0,8 м.

По вопросу о выборе формы элементов верхнего строения при проектировании рамных фундаментов под турбоагрегаты необходимо иметь в виду следующее. Каждый такой фундамент желательно устраивать в основ­ ном симметричным относительно вертикальной плоскости, совпадающей с осью вала машины; симметрия здесь должна быть соблюдена как в отношении геометрической схемы всего фундамента, так и в отношении конфигура­ ции и армирования отдельных конструктивных элемен­ тов. Сечениям последних необходимо по возможности придавать простое — прямоугольное или тавровое — очертание. В местах примыкания балок и ригелей к стой­ кам должны обязательно устраиваться. вуты. Нужно далее стремиться к тому, чтобы оси ригелей и стоек каждой из поперечных рам фундамента находились в одной вертикальной плоскости. Наконец, не следует допускать значитёльных эксцентричных нагрузок на балки и ригели верхней рамы, чтобы не вызывать в них скручивающих усилий.

Особое внимание следует уделять устройству кон­ сольных частей верхней рамы или плиты, которые должны быть весьма жесткими (отношение высоты опорного сече­ ния к вылету должно быть не менее 0,75, д максималь­ ный вылет — не более 1,5). Консольные площадки с вы­ летом до 1 м рекомендуется устраивать без ребер. Реко­ мендуется применение сборных фундаментов рамного типа под турбоагрегаты. При конструировании таких фундаментов должны соблюдаться изложенные выше основные требования к форме верхнего строения, а также дополнительно требование максимального сокращения типоразмеров и упрощения конфигурации сборных элементов.

При проектировании фундаментов электрических низкочастотных машин с числом оборотов до 1000 об!мин в общем сохраняются те же правила, с той разницей, что размеры стоек рам и размеры подошвы нижней плиты назначаются в зависимости от результатов расчета на

колебания.

Для возведения железобетонных рамных фунда­ ментов применяются: бетон марки не ниже 150 (для сборных фундаментов — не ниже 200) и арматура горя­ чекатаная периодического профиля классов А-П или A-III.

Конструирование элементов рамных фундаментов производится в соответствии с указаниями СНиП П-В. 1-62 и Технических условий СН 18—58.

§ 6. РАСПРОСТРАНЕНИЕ УПРУГИХ ВОЛН В ГРУНТАХ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ

С ВИБРАЦИЯМИ, ВЫЗЫВАЕМЫМИ РАБОТОЙ МАШИН

В тех случаях, когда по соседству с устанавливае­ мыми неуравновешенными машинами будут находиться те или иные объекты, чувствительные к вибрациям (лабо­ ратории, оборудованные точными приборами, цеха с точными станками, жилые дома), проектировщик обязан учитывать это обстоятельство, удаляя по возможности машины — источники сотрясений— от объектов, чув­ ствительных к ним, а также прибегая в необходимых случаях к применению специальных мер виброизоляции.

а) Некоторые сведения о распространении колебаний

вгрунтах

Вгрунтах могут распространяться продольные волны (при возникновении которых грунт испытывает деформа­

ции растяжения и сжатия) и поперечные (при которых имеют место только деформации сдвига и поворота). Продольные волны распространяются в упругой среде с большей скоростью, чем поперечные. Численные зна­ чения скоростей продольных и поперечных волн Cj и с2 для некоторых видов грунтов приводятся в табл. 9.13.

Т а б л и ц а 9.13

Скорости распространения продольных и поперечных волн в различных грунтах (по данным Д. Д. Баркана [2])

Сказанное касается распространения волн вдали от поверхности среды. На поверхности среды возможно появление волн различного типа, проникающих внутрь среды лишь на небольшую глубину. Изучение этих волн, которые называются поверхностными, представляет для инженера наибольший практический интерес, так как все промышленные источники возбуждения колебаний

ифундаменты зданий или сооружений, рассматриваемые как приемники колебаний, располагаются относительно близко к поверхности грунта. Поверхностные волны, распространяясь лишь в двух измерениях, на сравни­ тельно небольшом расстоянии от источника приобретают непрерывно возрастающее преобладание над продольными

ипоперечными. Поэтому, хотя от промышленных источ­ ников сотрясений распространяются как продольные и

поперечные, так и поверхностные волны, с наличием волн двух первых видов при решении многих инже­ нерных задач можно вовсе не считаться.

Ниже приводятся наиболее важные результаты изу­ чения поверхностных волн для того случая, когда их источником является отдельно стоящий фундамент,

колеблющийся под действием пульсирующей или удар­ ной нагрузки,

1. Скорость (cs) распространения поверхностных волн в однородной среде несколько меньше скорости с, поперечных волн; из теории известно, что при р = 0,25 величина c3==0,92 са, а при р = 0,5 эта величина состав­ ляет примерно 0,95 са.

Периоды колебаний грунта, вызываемых поверх­ ностными волнами, распространяющимися от фунда­ ментов машин с установившимся движением, равны периодам возмущающих сил, возникающих при работе машин. Что касается колебаний грунта, возникающих при действии на фундаменты ударных или иных нагрузок типа импульса, то, как показали экспериментальные исследования, периоды этих колебаний весьма близки периодам возникающих под действием ударов собствен­ ных колебаний фундамента-источника.

Таким образом, если известны характеристики упругости среды, в каждом случае нетрудно приближенно вычислить скорость распространения волн, а для источ­ ников, подвергающихся действию ударных нагрузок, — также и периоды (Т) колебаний грунта. Знай величины ca п Т для различных случаев, можно найти длины L распространяющихся волн, численно равные произведе­

где Аг и А 0 — амплитуды колебаний грунта на расстоя­ нии г и г0 от источника;

а— коэффициент затухания, величина кото­ рого, по данным опытов над фундамен­

определить вертикальную составляющую амплитуд коле­ баний грунта в случаях, когда фундамент-источник совершает вертикальные колебании, и радиальную, когда он колеблетси в горизонтальном направлении.

3. Для решения вопросов, связанных с разработкой мероприятий по борьбе с вибрациями, вызываемыми работой машин, необходимо иметь правильное представ­ ление о характере зависимости амплитуд поверхностных волн от глубины.

Наблюдения показывают, что характер этой зависи­ мости меняется с расстоянием от фундамента — источ­ ника волн. Непосредственно около фундамента,, в, пре­ делах глубины его заложения, амплитуды колебаний грунта практически почти не изменяют своей величины,. а при большой глубине заложения снижаются к повёрхности грунта. Последнее обстоятельство особенно отчет­ ливо проявляется у фундаментов под мощные машины ударного действия, около которых амплитуды колебаний поверхности грунта оказываются в 3—5 раз меньшими, чем' амплитуды колебаний самих фундаментов, а следо­ вательно, и колебаний грунта на уровне подошвы; ниже этого уровня, по-видимому, имеет место медленное зату­ хание колебаний грунта с глубиной. На некотором рас­ стоянии от фундамента — источника колебаний-убывание

оказывают существенное влияние на амплитуды поверх­ ностных волн только тогда, когда они сравнимы с длиной этих волн.

Для низкочастотных источников (фундаменты ком­ прессоров, лесопильных рам и др.), у которых глубина заложения обычно колеблется от 1 до 3 м и наибольший размер подошвы от 3 до 8 л, а длина излучаемых волн достигает нескольких десятков метров, — размеры фундамента практически не сказываются на амплитудах поверхностных волн. Что же касается высокочастотных источников (фундаменты под турбоагрегаты, молоты и др.), то здесь влияние размеров фундамента — источника колебаний может быть весьма существенным.

Пользуись вышеприведенными ориентирующими све­ дениями, проектировщик в каждом случае должен решить вопрос о возможности установки неуравновешенных машин по соседству с объектами, чувствительными к со­ трясениям. Если при этом окажется, что такая установка недопустима, необходимо либо проверить возможность переноса неуравновешенных машин на более удаленное место, либо прибегнуть к применению фундаментов с амортизаторами. В отдельных случаях может оказаться целесообразным применение виброизоляции оборудова­ нии, чувствительного к сотрясениям.

б) О проектировании и расчете фундаментов с виброизоляторами

Применение таких фундаментов является наиболее эффективной мерой уменьшения колебаний грунта, а сле­ довательно, и находящихся по соседству с машинной установкой зданий и оборудования. Фундаменты с виб-

1

мента; 3*— вибронзоляторы; 4 — ннжняя часть фундамента

§1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Всовременном строительстве часто приходится воз­ водить сооружения на сильносжимаемых и малопроч­

ных грунтах. С переходом на индустриальные методы строительства значительно повышаются требования к ос­ нованиям. Получившие широкое применение новые типы конструкций зданий (крупноблочные и крупнопанель­ ные), весьма чувствительны к неравномерным осадкам основания. Сокращение сроков строительства обуслав­ ливает передачу давления от сооружений на грунт в сжа­ тые сроки. Это приводит к росту той части осадок, кото­ рая происходит после окончания строительства в период эксплуатации, и увеличению неравномерности осадок фундаментов.

Указанные причины часто заставляют принимать специальные меры для обеспечения плотного контакта подошвы фундамента с основанием, уменьшения сжи­ маемости грунтов основания и максимального сокраще­ ния сроков стабилизации осадки.

Слой грунта, получивший благодаря этим мерам способность служить основанием здания или сооруже-'

Осадки сооружений в значительной степени опре­ деляются пористостью грунта. Уменьшение пористости достигается механическим уплотнением грунта. Кроме того, осадки зависят от величины сцепления между ча­ стицами, составляющими скелет грунта. Увеличение сцепления достигается двумя методами: механическим уплотнением грунта, сопровождающимся в водонасыщен­ ных грунтах вытеснением слабосвязанной и свободной воды, и заменой слабых связей между частицами более прочными, что обеспечивается, например, силикатиза­ цией или цементацией • грунта.

Вопросы проектирования искусственных оснований решаются в зависимости от строительных свойств и физи­ ческого состояния грунта в природном его залегании (см. ниже).

Перечень существующих способов подготовки осно­ ваний приводится в табл. 10.1.

Методы химического укрепления и цементации, которые применяются в основном при закреплении грун­ тов в основаниях существующих фундаментов с целью их усиления или в качестве меры борьбы с фильтрацией, приведены в гл. 17.

Слой маловлажного грунта, взрыхленный в процессе производства земляных работ, уплотняется катками,