Фундаменты под динамические нагрузки

Возведение фундамента – это процесс, при осуществлении которого требуется учитывать различные нагрузки. Одним из наиболее важных моментов является устойчивость к динамическим нагрузкам, возникающим в ходе работы механического оборудования. В число причин, вызывающих появление динамических нагрузок, входят:

• функционирование машин с неравномерно движущимися частями;
• движение транспорта как по поверхности земли, так и под землей;
• трамбовка грунта во время во время обустройства подушки основания здания;
• углубление свай;
• работа лесопильного оборудования или компрессоров и прокатных станов.

Особенности и классификация фундаментов под динамические нагрузки

Сооружение основания, предназначенного для обеспечения устойчивости к динамическим нагрузкам, необходимо при возведении промышленных зданий, в которых установлены опорные колонны, и, соответственно, фундаментов под станки. Такие фундаменты имеют ряд особенностей, учитывать которые необходимо при строительстве. В первую очередь это касается колебаний, которые приходится выдерживать основанию под станки и машины.

Испытываемые колебания могут быть и статические, и динамические. Возникновение динамических нагрузок  связано с колебаниями во время работы промышленного оборудования и строительной техники, проведением взрывных работ или с сильными порывами ветра. Проектирование основания осуществляется в соответствии со СНиП 2.02.05-87.

Основная цель обеспечить безопасную эксплуатацию машин, без причинения какого-либо ущерба возведенному зданию. Основания машин с динамическими нагрузками проектируют:

1. Монолитными, где предусмотрено наличие приямков, колодцев или отверстий, в которых размещаются части оборудования.
2. Стенными. Имеющими основание в виде ростверка, стены и верхнюю плиту, опирающуюся на колонны.
3. Рамными, представляющими собой конструкцию из верхней плиты и балок, которые опираются на нижнюю плиту фундамента через ряд стоек.
4. Облегченными, где опору создают колонны.

Для того чтобы успешно выдерживать довольно высокие динамические нагрузки возводимое основание должно:

1. Обладать значительной массой, обеспечивающей устойчивость к существующим и предстоящим нагрузкам. Уровень сопротивляемости основания вибрациям напрямую зависит от его массы.
2. Отличаться значительной прочностью, обеспечивающей долгосрочную эксплуатацию и самого оборудования, и здания, в котором оно установлено.
3. Иметь довольно высокую инертность. Фундаменту, сооруженному под оборудование, предстоит выдержать воздействие агрессивных сред. В их число входят смазка, машинные масла и другие жидкости, оказывающие разрушающее действие на само основание и грунт.

При сооружении такого фундамента необходимо в точности следовать рекомендациям и соблюдать все установленные нормы в отношении габаритов и правил возведения основания и крепления на нем оборудования.

Важно обеспечить полное отсутствие уклона ростверка. Это гарантирует равномерное распределение нагрузки и тем самым продлит срок эксплуатации оборудования и фундамента.

Основное требование, предъявляемое к фундаментам, на которых установлено ударное или иное оборудование, заключается в соответствии стандартам безопасности труда и обеспечении эффективной защиты от вредного влияния динамических нагрузок на оборудование, установленной как на самом основании, так и в непосредственной близости от него.

Для соблюдения указанных условий необходимо при возведении  подобных фундаментов строго следовать нормам, установленным СНиП:

• 2.02.01-83;
• 2.02.03-85;
• 2.03.01-84;
• II-23-81.

Как указывает руководство, фундаменты машин, подверженных динамическим нагрузкам сооружают в виде монолитной плиты. Они могут быть сборными и сборно-монолитным. По существующим требованиям и нормам основание под динамические нагрузки возводится монолитным железобетонным. Класс бетонной смеси, используемой для его сооружения – В15. Отличие основания под машины с динамическими нагрузками от фундаментов под жилые постройки заключается в их конструкции.

Проектирование фундаментов машин с динамическими нагрузками

Большая часть динамических нагрузок – ударное воздействие. Это может быть и одиночный импульс, и изменяющаяся внешняя нагрузка. Эти явления и вызывают свободные или вынужденные колебания.

Надежные основания обустраивают для установки машин:

• вращающихся равномерно, к числу которых относятся электродвигатели и турбогенераторы;
• вращающихся не только равномерно, но и с поступательным и возвратным движением, а это могут быть компрессоры или двигатели внутреннего сгорания;
• совершающих возвратно-поступательное движение одновременно с ударами.

Машины и механизмы могут оказывать на фундамент воздействие, совершая возвратно-поступательное движение, совмещенное с неравномерным вращением или передавать на основание случайные нагрузки. Для точного проектирования основания под динамические нагрузки необходим профессиональный расчет. Коэффициенты жесткости для фундаментов на естественной платформе определаются по формулам:

где kz – это коэффициент жесткости при вертикальных поступательных движениях фундамента;

А – площадь платформы;

Сz – жесткость основания при осуществлении поступательного вертикального перемещения фундамента.

При горизонтальных движениях фундаментов:

Вся работа – это несколько обязательных этапов, в ходе которых проводится расчет амплитуды колебания основания, которая должна полностью соответствовать установленной правилами. Установки значений давления под подошвой и расчет прочности всех элементов, из которых состоит фундамент.

Выбирая марку бетона для создания железобетонной конструкции, необходимо учитывать наличие воздействия на фундамент и динамической нагрузки, и статистических нагрузок, и высоких технологических температур, оказываемых в одно время. Посмотрите видео, как правильно выбрать марку бетона.

Платформа, на которой будут установлено оборудование, должна обеспечить безопасность и эффективность труда, а расчет материалов и параметров должен гарантировать продолжительный срок ее эксплуатации. Основание для проектирования подошвы, которая имеет в большинстве случаев прямоугольную форму, является правильный расчет. В первую очередь стоит сказать о том, что высота фундаментов машин предусматривается минимальная, так она тесно связана с размерами крепежных болтов и глубиной их заделки.

На данном этапе выбирается проектная марка бетона, которая в соответствии со СНиПом должна быть не менее М150 или М200. Расчет фундамента выполняется для установки как единичной модели, так и нескольких машин динамической нагрузки. Выполнение данных работ связано с определением центра тяжести и учетом волн, распространяемых в грунте при работе низкочастотных или других машин.

Сооружение фундамента под динамические нагрузки

Необходимое условие прочности сооружения – отделение фундаментов машин от оснований построек специально спроектированными швами. При проектировании фундамента машин с динамическими нагрузками в обязательном порядке принимают расчет технические характеристики, которыми обладает оборудование, амплитуда колебаний непосредственно машин и расположенных поблизости конструкций. Необходимо принимать в расчет динамические нагрузки, действующие на оборудование и крепежные болты.

Особого внимания заслуживают значения предельных колебаний всего фундамента и его частей. Оборудование, установленное на сооружаемом основании, требует наличия дополнительных подъямков или колодцев, которые также подвергаются определенным нагрузкам и испытывают колебания. Приступая к сооружению основания машин с динамическими нагрузками необходимо учесть наличие дополнительных крепежных болтов и других элементов, которым снабжено оборудование при поставке.

Машины с динамическими нагрузками устанавливают как можно дальше от объектов, обладающих повышенной чувствительностью к вибрации, к числу которых относятся опорные колонны. Установка машин на открытой площадке требует наличия данных о глубине промерзания грунта. В большинстве случаев машины с динамическими нагрузками устанавливают на мелкозаглубленном фундаменте. Если сооружение подобного основания ведется на сложном грунте, то используют свайную конструкцию, колонны в которой имеют различную глубину проникновения в грунт.

Такие колонны, как правило, делают в «стакане», который армируют и заполняют бетоном. Эти железобетонные колонны становятся надежной опорой будущего фундамента. Они надежно укрепляют грунты. Создание основания для машин с динамическими нагрузками требует поэтапного выполнения работ с учетом особенностей, которыми обладает оборудование.

Бетонирование выполняется в непрерывном режиме. При необходимости технология выполнения работ допускает сооружение рабочих швов, места нахождения которых, указаны на чертежах и установлены еще на стадии проектирования.

Выбирая место, в котором будет установлено оборудование, необходимо принять во внимание установленное расстояние от машины до той точки, где расположены опорные колонны или другое оборудование. Это расстояние не должно быть меньше одного метра от выступающих частей машины. Фундамент, на который опираются стены помещения или колонны, не может быть связан с основанием, обустроенным для машин с динамическими нагрузками. Посмотрите видео, как производится установка опорных колонн.

Определив расстояние от каждой опорной колонны, приступают к разметке, в соответствии с которой подготавливают котлован. В открытых цехах глубина котлована определяется глубиной промерзания грунта. Подсыпку делают песком, тщательно промочив и уплотнив его.

После выставления опалубки и укладки армировочной сетки на опалубку необходимо уложить шаблон. Используя отверстия, подготовленные в нем, с помощью гаек фиксируют фундаментные болты.

Заливку опалубки проводят послойно. Уплотняют каждый слой, толщина которого составляет 15 сантиметров, штыкованием. Спустя 28-30 дней проводят прочностные испытания и только после этого подписывают акт о приемке работ.