Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет савинов

Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch

Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет. Савинов О.А. 1979

В книге излагаются общие принципы устройства, способы расчета и правила конструирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками (поршневые двигатели и компрессоры, электрические машины, турбоагрегаты, дробилки, лесопильные рамы, кузнечные молоты и др.). Особое внимание уделено современным облегченным и сборным конструкциям, а также рациональным способам устройства фундаментов на слабых и насыпных грунтах. Специальная глава посвящена мероприятиям по борьбе с вибрациями, вызываемыми работой неуравновешенных машин. Книга предназначена для инженеров-строителей и проектировщиков.

Часть первая. Общие положения

Глава 1. Фундаменты под машины
§ 1. Виды машин и их классификация
§ 2. Типы конструкций фундаментов под машины
§ 3. Требования, предъявляемые к фундаментам под машины

Часть вторая. Массивные фундаменты на естественном основании

Глава 2. Основы расчета массивных фундаментов на колебания
§ 1. Постановка задачи
§ 2. Свободные колебания фундаментов
§ 3. Вынужденные колебания фундаментов под действием периодических сил
§ 4. Некоторые случаи расчета массивных фундаментов на действие сил малой продолжительности
§ 5. Расчет колебаний фундаментов при групповой установке машин
§ 6. Результаты экспериментального изучения колебаний массивных фундаментов
§ 7. Методы определения характеристик основания, входящих в формулы для расчета фундаментов на колебания

Глава 3. Об осадках фундаментов, подвергающихся действию динамических нагрузок
§ 1. Постановка вопроса
§ 2. Результаты изучения процесса вибрационного уплотнения грунтов
§ 3. О влиянии вибраций на сопротивление грунтов сдвигу и на сдвиговые деформации основания
§ 4. Практические выводы и рекомендации

Глава 4. Выбор размеров и типа основания массивных фундаментов
§ 1. Основные принципы выбора размеров массивных фундаментов
§ 2. Определение минимальной высоты фундаментов по заданным условиям размещения и крепления машин
§ 3. Определение глубины заложения, размеров подошвы и типа основания фундаментов
§ 4. Устройство фундаментов под машины на насыпных грунтах
§ 5. Методика типового проектирования массивных фундаментов под машины

Глава 5. Конструирование и расчет массивных фундаментов
§ 1. Фундаменты машин периодического действия
§ 2. Фундаменты машин непериодического действия
§ 3. Фундаменты машин ударного действия
§ 4. Фундаменты (основания) копровых бойных площадок

Часть третья. Свайные и рамные фундаменты

Глава 6. Проектирование и расчет свайных фундаментов
§ 1. Условия применения свайных фундаментов для установки машин и особенности их конструирования
§ 2. Расчет вертикальных колебаний свайных фундаментов
§ 3. Расчет горизонтальных и горизонтально-вращательных колебаний свайных фундаментов

Глава 7. Проектирование и расчет рамных фундаментов
§ 1. Общие сведения
§ 2. Проектирование и расчет рамных фундаментов под турбоагрегаты и другие высокочастотные машины с вращающимися частями
§ 3. Проектирование и расчет на колебания рамных фундаментов под мотор-генераторы и другие низкочастотные машины
§ 4. Особенности конструирования и расчет прочности рамных фундаментов

Часть четвертая. Методы снижения уровня вибраций

Глава 8. Проектирование и расчет фундаментов с виброизоляторами под машины с динамическими нагрузками и под оборудование, чувствительное к сотрясениям
§ 1. Общие сведения
§ 2. Особенности устройства виброизоляторов
§ 3. Виброизоляция машин с динамическими нагрузками
§ 4. Виброизоляция оборудования, чувствительного к вибрациям

Глава 9. Мероприятия по борьбе с вибрациями, вызываемыми работой машин
§ 1. Общие сведения о явлении распространения упругих волн в грунтах
§ 2. О мерах предупреждения возможности возникновения недопустимых вибраций зданий и оборудования, предусматриваемых при проектировании
§ 3. Способы снижения уровня колебаний существующих фундаментов неуравновешенных машин

Предисловие

С момента выхода в свет первого издания книги прошло около 15 лет. За эти годы в нашей стране и за рубежом было опубликовано значительное количество работ по вопросам расчета и проектирования оснований и фундаментов, подвергающихся динамическим воздействиям. Наиболее существенные результаты нашли в настоящем издании необходимое отражение. Были внесены также коррективы, связанные с заменой действовавших ранее и появлением новых нормативных документов. В частности, благодаря любезному содействию д-ра техн. наук В.И. Ильичева, канд. техн. наук М.Г. Голубцовой и канд. техн. наук О.Я. Шехтер оказалось возможным учесть в книге основные положения новой редакции главы СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Нормы проектирования», подготовленной к изданию в 1979 г.

Автор считает своим долгом выразить признательность всем организациям и лицам, представившим свои материалы для книги. Глубокую благодарность автор приносит канд. техн. наук В.М. Пятецкому и инж. Б.К. Александрову, оказавшим ему большую помощь при подготовке рукописи книги к печати.

Основания, фундаменты и механика грунтов

О наследии профессора О.А. Савинова

Литература

Савинов О.А. Современные конструкции фундаментов под машины с динамическими нагрузками и их расчет. — Л.-М.: Стройиздат, 1964. — 200 с.

Савинов О.А., Лавринович Е.В. Вибрационная реология дисперсных сред // Изв. ВНИИГ. Сейсмостойкость энергетических сооружений. — Л., 1990.

Савинов О.А. Давление жесткого прямоугольного штампа на упругое основание // Тр. НИС ЛО треста глубинных работ. — Вып. 2. — Л.-М.: Стройиздат, 1941. — С. 20-31.

Читать еще:  Отливы на фундамент бревенчатого дома

Муравский Г.Б. О параметрах модели основания М.М. Филоненко-Бородича//»ОФМГ». — 1974. — № 1. — С. 37.

Баркан Д.Д. Динамика оснований и фундаментов. — М.: Стройвоенмориздат, 1948. — 411 с.

Шехтер О.Я. Об учете инерционных свойств грунта при расчете вертикальных вынужденных колебаний массивных фундаментов // Тр. НИИОСПа. — 1948. — Вып. 12. — С. 72-89.

Ильичев В.А. Динамическое взаимодействие сооружений с основанием и передача колебаний через грунт // Динамический расчет сооружений на специальные воздействия — М.: Стройиздат, 1981. — С. 114-128.

Ильичев В.А. Исследования по динамике и сейсмостойкости оснований и фундаментов // Тр. НИИОСПа. — 1981. — Вып. 75. — С. 138-153.

Савинов О.А., Уздин А.М. О некоторых особенностях взаимодействия сооружения и его основания при землетрясении // Изв. ВНИИГ. — Т. 106. — 1974. — С. 119-125.

Савинов О.А., Уздин А.М. Об учете грунтовых условий в расчетах на сейсмостойкость крупных инженерных сооружений // Строительная механика и расчет сооружений. — 1979. — № 6. — С. 61-65.

Уздин А.М., Сандович Т.А., Аль-Насер-Мохомад Самих Амин. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. — СПб: Изд. ВНИИГ, 1993. — 175 с.

Савинов О.А., Александров Б.А., Лапин С.К., Уздин А.М. К вопросу о возможности использования упругого полупространства в качестве расчетной модели грунтового основания // Тр. координационных совещаний по гидротехнике — Л., 1977. — Вып. 115. — С. 75-78.

Альберт И.У., Докторова А.О. Анализ влияния неоднородности основания на параметры его динамической модели // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. — 2001. — Вып. 2. — С. 30-33.

Ильичев В.А., Аникьев А.В. Система с полутора степенями свободы, как динамическая модель неоднородного основания. Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений: Тез. VI Всесоюз. конф. — Л., 1985. — С. 30-32.

Тяпин А.Г. Особенности расчета динамического взаимодействия сооружения с основанием при сейсмических воздействиях как самостоятельной области теории сейсмостойкости // Избранные статьи профессора О.А. Савинова и ключевые доклады, представленные на четвертые Cавиновские чтения — СПб, 2004. — С. 22-41.

Петров В.А., Уздин А.М. Инженерные методы учета динамического взаимодействия сооружения с основанием // Избранные статьи профессора О.А. Савинова и ключевые доклады, представленные на четвертые Савиновские чтения. — СПб, 2004. — С. 42-69.

Долгая А.А., Карлина Е.А., Уздин А.М., Фрезе М.В. Учет свойств грунтового основания при оценке сейсмостойкости сооружений // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений — 2009. — №1. — С. 30-34.

Ставницер Л.Р. Сейсмостойкость оснований и фундаментов. — М.: Изд.-во АСВ, 2010. — 447 с.

Красников Н.Д. Сейсмостойкость гидротехнических сооружений из грунтовых материалов.- М.: Энергоиздат, 1981. — 240 с.

Wolf J.P., Song C. Finite-element modeling of unbounded media. Chichester, England, JohnWiley & Sons. — 332 p.

Савинов О.А., Уздин А.М., Шульман С.Г. О системе расчетных коэффициентов для определения сейсмических нагрузок на большие плотины. IV Всесоюзная школа семинар «Методы количественной оценки сейсмических воздействий и применение спектрального анализа в сейсмологии: Тез. лекций,Тбилиси, 1980. — С. 168-182.

Савинов О.А., Сандович Т.А. О некоторых особенностях применения системы сейсмоизоляции зданий и сооружений // Изв. ВНИИГ. — 1982. -Т. 61. — С. 26-39.

Альберт И.У., Кауфман Б.Д., Савинов О.А.,Уздин А.М. Сейсмозащитные фундаменты реакторных отделений АЭС. — М.: Информэнерго, 1988. — 64 с.

Савинов О.А. Сейсмоизоляция сооружений (концепция, принципа устройства, особенности расчета) // Избранные статьи и доклады «Динамические проблемы строительной техники». — СПб., 1993. — С. 155-178.

Савинов О.А., Уздин А.М., Сандович Т.А., Долгая А.А. Учет особенностей сейсмического воздействия при подборе параметров сейсмоизолирующих конст-рукций фундаментов // «ОФМГ». — 1995. — № 4. -С. 9-13.

Айзенберг Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов. — М.: Стройиздат, 1976. — 229 с.

Айзенберг Я.М. Исследования адаптивных систем сейсмозащиты и методов сейсмоизоляции // Сейсмостойкое строительство. — 1980. — Вып. 1. — С. 32-34.

Коузах С.Н., Сандович Т.А. Кинематические фундаменты в системах сейсмоизоляции зданий // Тр. Российской конф. по механике грунтов и фундаментостроению. — СПб, 1995. — Т. 2.

Уздин А.М., Долгая А.А. Расчет элементов и оптимизация параметров сейсмоизолирующих фундаментов. — М.: ВНИИНТПИ, 1997. — 76 c.

Белаш Т.А., Беляев В.С., Уздин А.М., Ермошин А.А., Кузнецова И.О. Сейсмоизоляция. Современное состояние // Избранные статьи профессора О.А.Савинова и ключевые доклады, представленные на четвертые Савиновские чтения. — СПб, 2004. — С. 95-128.

Савинов О.А., Лавринович Е.В. Вибрационная техника уплотнения и формования бетонных смесей. — Л.: Стройиздат, 1986.

Блехман И.И. Вибрационная механика. — М.: Физматлит, 1994. — 400 с.

Савинов О.А. Полвека в мире механических колебаний. — СПб.: Стройиздат, 1992. — 295 с.

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.

Фундамент под турбоагрегат

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов под турбоагрегаты. Технический результат заключается в повышении эффективности регулирования резонансной частоты элементов фундамента в процессе эксплуатации и уменьшении его материалоемкости. Фундамент под турбоагрегат включает нижнюю плиту и верхнее строение, состоящее из поперечных ригелей, продольных балок и стоек, причем элементы верхнего строения фундамента выполняют со сплошными сквозными поперечными отверстиями и снабжают расклинивающими нагрузочными устройствами с возможностью изменять напряженное состояние элементов. Расклинивающие нагрузочные устройства располагают внутри сквозных поперечных отверстий и приводят в действие с помощью силового гидроцилиндра. 4 ил.

Читать еще:  Панели для утепления фасада дома под кирпич

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов под турбоагрегаты и другие машины с динамическими нагрузками, и предназначено для обеспечения вибрационной надежности этих фундаментов.

Известен фундамент под турбоагрегат, состоящий из поперечных ригелей, продольных балок и стоек, которые опираются на нижнюю плиту фундамента (Савинов О.А., Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет. — Л.: Стройиздат, 1979, с. 152-156, рис. 7.9).

Недостатком известной конструкции фундамента является то, что собственную частоту элементов фундамента невозможно изменять без демонтажа турбоагрегата и реконструкции фундамента.

Известна также конструкция фундамента под турбоагрегат, включающая в себя нижнюю плиту, стойки и ригели, выполненные с полостями, заполняемыми бетоном. При этом полости ригелей выполнены в виде углублений, размещенных на их верхней или нижней поверхности. Для изменения резонансной частоты такого фундамента расчетным путем находят высоту бетонного слоя заполнения одного или нескольких углублений ригелей (авт. свид N 855131, E 21 D 27/44, 15.08.81) Недостатком такого фундамента является его материалоемкость и низкая возможность регулирования резонансной частоты, поскольку с увеличением высоты бетонного слоя заполнения углублений ригелей растет и масса конструкции. Кроме того, практически невозможно изменять собственную частоту стоек. С другой стороны, ребра и углубления препятствуют установке закладных деталей и оборудования турбоустановки, а бетонирование углублений требует остановки работы турбоагрегата.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является фундамент под турбоагрегат, выбранный в качестве прототипа, включающий нижнюю плиту, стойки и ригели. При этом стойки выполнены с отдельными проемами, заполняемыми бетоном на расширяющемся цементе, а опорные элементы устанавливают на уступы стоек для возможности изменения пролета ригелей (см. авт.свид. N 1016431, МПК E 02 D 27/44, 07.05.83) Недостатком данного типа фундамента является низкая эффективность отстройки резонансных частот железобетонных элементов (стоек) от частот возбуждения колебаний, поскольку весьма затруднено нахождение оптимальных параметров жесткости, распора и массы в зависимости от вибрационного состояния системы турбоагрегат-фундамент-основание (ТФО), которое не остается во времени стабильным, а зависит от нагрузки турбоагрегата, его технического состояния, уровня грунтовых вод в основании фундамента, уплотнения при работе агрегата под подошвой фундамента и грунта, примыкающегося к боковым граням, появления трещин в элементах фундамента и многих других факторов.

При этом в условиях действующего производства работы по бетонированию («мокрые» процессы) проемов расширяющимся цементом требуют обработки последних (выполнение насечек, очистки от пыли и цементной пленки и т.п.), изготовления и закрепления опалубки, последующего ухода за бетоном на период расширения (7-12 суток) и тем более остановки работы турбоагрегата на период бетонирования и набора прочности бетоном. Все эти работы материалоемки, требуют больших затрат и не дают однозначного ответа по отстройке собственных частот стоек от гармоник, возбуждаемых турбоагрегатом.

Другим недостатком фундамента по авт. свид. N 1016431 является увеличенные габариты поперечных сечений стоек и уступов, которые обусловлены необходимостью устройства в теле стоек проемов и установки на стойки опорных элементов.

В то же время известно, если в фундаменте под турбоагрегат сочетаются жесткие балки и ригели с относительно гибкими стойками, то резонансные пики в системе турбоагрегат-фундамент-основание смещаются в сторону низких частот, удаленную от рабочей частоты вращения агрегата. При этом значительно уменьшаются амплитуды колебаний балок и ригелей на рабочей частоте турбоагрегата и улучшается виброизоляцию нижней плиты и грунтов основания от динамических воздействий, что не наблюдается в конструкции, принятой по авт. свид. N 1016431.

Цель изобретения — повышение эффективности регулирования резонансной частоты элементов фундамента в процессе эксплуатации и уменьшение его материалоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в фундаменте под турбоаграгат, включающем нижнюю плиту и верхнее строение, состоящее из поперечных ригелей, продольных балок и стоек, элементы верхнего строения выполнены со сквозными поперечными отверстиями и снабжены расклинивающими нагрузочными устройствами, позволяющими изменять напряженное состояние элементов, причем расклинивающие нагрузочные устройства установлены внутри сквозных отверстий и приводятся в действие с помощью силового гидроцилиндра.

Клинья находят применение в различных отраслях промышленности в качестве инструмента и как детали при монтаже и ремонте различного оборудования (Энгель-Крон И.В., Устройство и ремонт оборудования турбинных цехов тепловых электростанций.- М.: Высшая школа, 1985, с. 49, рис. 10).

В данном случае отличительным признаком расклинивающих нагрузочных устройство является введение в их состав новых деталей — дополнительных клиновых элементов, образованных с помощью тел качения различного диаметра и расположенных на наклонных плоскостях основного клинового элемента призматической формы. За счет введения дополнительных клиновых элементов в виде тел качения уменьшаются силы трения при поступательном перемещении основного клинового элемента и повышается надежность, а также эффективность работы в целом расклинивающих нагрузочных устройств, осуществляющих распор (натяжение) поперечного сечения ригеля, балки или стойки фундамента, изменяя который можно создавать различное напряжение состояние этих конструкций и тем самым регулировать их собственные частоты колебаний.

Читать еще:  Как обшить фронтон блокхаусом?

Предлагаемое изобретение схематически изображено на чертежах, где на фиг. 1 показан общий вид фундамента в размере, на фиг. 2 — узел «А» фиг. 1, на фиг. 3. сеч. 1-1 фиг. 2, на фиг. 4 — сеч. 2-2 фиг. 2.

Фундамент включает в себя нижнюю плиту 1 и верхнее строение, состоящее из поперечных ригелей 2, продольных балок 3 и стоек 4. При этом элементы верхнего строения выполнены со сплошными сквозными поперечными отверстиями 5, в габариты которых установлены расклинивающие нагрузочные устройства.

Расклинивающее нагрузочное устройство состоит из основного клинового элемента с двусторонним уклоном призматической формы 6, рабочие грани 7 которого выполнены в виде наклонных плоскостей, расположенных симметрично относительно его продольной оси, и двух дополнительных клиновых элементов, образованных с помощью набора тел качения различного диаметра 8, размещающихся в сферических гнездах 9 фасонного элемента 10, обеспечивающего симметрично-равномерное расположение тел качения 8.

В расклинивающем нагрузочном устройстве внешние касательные, проведенные к телам качения 8 дополнительных клиновых элементов, должны быть параллельны продольной оси 11 основного клинового элемента 6, а угол, образованный ими с рабочими гранями 7 основного клинового элемента 6, составляет половину угла последнего. В качестве тел качения 8 используют стальные шары или катки.

Фасонный элемент 10 монтируется между направляющими 12, которые крепятся к стойкам 13. Стойки 13 свободно насаживаются на пальцы 14, привариваемыми к закладным деталям 15 поперечных отверстий 5 железобетонных элементов. Фасонный элемент 10 может свободно перемещаться в поступательном направлении и удерживается в заданном положении с помощью упругих элементов 16, которые с одной стороны упираются в вертикальные стенки 17 поперечных отверстий 5, а с другой — в упоры 18, которые крепятся к стойкам 13. Симметрично относительно расклинивающих нагрузочных устройств расположен силовой гидроцилиндр 19 с выводами для подключения к насосной станции (на чертеже не показано). Гидроцилиндр 19 удерживается в средней части поперечных отверстий 5 с помощью подпружиненных стальных конструкций 20, которые крепят к стальным закладным деталям 15. Поршни силового гидроцилиндра 19 соединяют с помощью связей 21 с основными клиновыми элементами 6 нагрузочных устройств.

Силовой гидроцилиндр 19 обеспечивает синхронную работу расклинивающих нагрузочных устройств.

Для совместной работы поперечного сечения элемента фундамента как единого целого служат стяжки 22.

Работа фундамента под турбоагрегат осуществляется следующим образом.

В период пуско-наладочных работ или в процессе эксплуатации системы ТФО измеряют вибрации элементов фундамента, находят их резонансные частоты и, если некоторые из них нужно изменить по условиям эксплуатации фундамента или турбоагрегата, то с помощью гидроцилиндров 19 приводятся в действие расклинивающие нагрузочные устройства соответствующих элементов фундамента. Для этого гидроцилиндр 19 подключается к насосной станции.

Перед включением гидроцилиндра 19 на выбранных элемент фундамента устанавливают вибродатчик 23, который соединяют, например, с балансировочно-измерительным приором типа БИП-6 (на чертеже не показан) и включает этот прибор. Затем плавно нагружают элемент фундамента, собственную частоту которого нужно изменить, различными силами (распором) в поперечном направлении с помощью расклинивающего нагрузочного устройства. Основной клиновой элемент 6 под действием заранее выбранного усилия, развиваемого поршнем гидроцилиндра, двигается в поступательном направлении между дополнительными клиновыми элементами, образованными телами качения различного диаметра 8, и воздействует последними на верхнюю и нижнюю стенки сквозного поперечного отверстия 5 элемента фундамента, осуществляя его распор (натяжение) и создавая тем самым различное напряженное состояние этого элемента в зависимости от величины распора. Это приводит к изменению собственной частоты колебаний выбранного элемента фундамента, что фиксируется на экране и по стрелочному указателю БИП-6, где прослеживается изменение (уменьшение) амплитуды указанного элемента. Так как частота собственных колебаний с помощью расклинивающих нагрузочных устройств была отстроена от частоты, при которой наблюдалась повышенная вибрация, то амплитуда колебаний этого элемента существенно снижается. Таким образом, в процессе эксплуатации системы ТФО производится отстройка резонансных частот элементов фундамента от частот, возбуждаемых работой турбоагрегата, и снижение повышенных вибраций отдельных элементов с доведением их до нормативных требований без остановки работы турбоагрегата.

Выполнение фундамента под турбоагрегат предлагаемым способом позволит уменьшить его материалоемкость, повысить вибрационную надежность и сократить простои турбоагрегата. Сравнение предлагаемой конструкции фундамента под турбоагрегат с известной, а также с конструкцией фундамента, принятой в качестве прототипа, показывает следующее.

Предлагаемая конструкция фундамента позволяет в случае появления повышенных вибраций отдельных элементов во время пуско-наладочных работ или в процессе эксплуатации системы ТФО с помощью расклинивающих нагрузочных устройств осуществлять широкое регулирование его динамических характеристик и эффективно отстраивать собственные частоты отдельных элементов от частот возмущающих сил, при которых наблюдаются резонансные колебания без остановки работы турбоагрегата.

Фундамент под турбоагрегат, включающий нижнюю плиту и верхнее строение, состоящее из поперечных ригелей, продольных балок и стоек, отличающийся тем, что элементы верхнего строения фундамента выполнены со сплошными сквозными поперечными отверстиями и снабжены расклинивающими нагрузочными устройствами с возможностью изменять напряженное состояние элементов, причем расклинивающие нагрузочные устройства расположены внутри сквозных поперечных отверстий и приводятся в действие с помощью силового гидроцилиндра.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector