И хозяйственного оборудования

Проектирование фундаментов при динамических воздействиях от промышленного и хозяйственного оборудования следует производить в соответствии с требованиями СП 26.13330.2012 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Актуализированная редакция СНиП 2.02.05-87».

Источники колебаний. Основными источниками колебаний фун­даментов и окружающего грунта являются: работа стационарно установленных машин и механизмов промышленного или хозяй­ственного оборудования, движение различных видов транспорта, выполнение некоторых строительных работ, взрывные работы, сей­смические воздействия, пульсация ветрового потока и т. п.

Часть источников динамических нагрузок характеризуется удар­ными воздействиями. Одиночный ударный импульс вызывает сво­бодные колебания системы «фундамент–грунт» в отличие от выну­жденных колебаний, создаваемых периодически изменяющейся вне­шней нагрузкой.

Типы машин. Используемые в качестве промышленного обору­дования машины можно разделить на две основные категории: периодического и непериодического действия.

Машины периодического действия разделяют на три типа: с рав­номерным вращением (турбогенераторы, роторы, электродвигатели и др.); с равномерным вращением, связанным с возвратно-поступательным движением, передаваемым через кривошипно-шатунные механизмы (двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, лесо­пильные рамы и др.); с возвратно-поступательным движением, свя­занным со следующими друг за другом ударами (вибрационно-ударные и встряхивающие машины).

Машины непериодического действия подразделяют также на три категории: с неравномерным вращением или возвратно-поступа­тельным движением (штамповочные и ковочные молоты, копровые устройства и др.); передающие на фундамент случайные нагрузки (мельничные установки).

К фундаментам под машины промышленного и хозяйственного оборудования предъявляют следующие требования: удобное раз­мещение и надежное крепление машины; исключение недопустимых деформаций, осадок и вибраций, нарушающих нормальную эксплу­атацию оборудования и работу обслуживающего персонала; обес­печение прочности, устойчивости и выносливости элементов фун­дамента; недопущение передачи значительных колебаний через гру­нты оснований с целью предотвращения нарушения нормальной эксплуатационной пригодности зданий, в которых размещено обо­рудование, и соседних зданий и сооружений, выражающейся в чрез­мерном проявлении вибраций и неравномерных осадок фундамен­тов, приводящих в некоторых случаях к разрушению несущих и ограждающих конструкций. Это объяс­няется возникающим резонансом при совпадении частоты колебаний неуравновешенных машин и механизмов с частотой собственных колебаний этих конструкций или всего сооружения.

Фундаменты проектируются из условия ограничения амплитуды колебания системы: машина + фундамент.

А £ А_доп, (5.5)

А_доп = 0,1 – 0,3 мм – предельно допустимые амплитуды колебаний назначаются в зависимости от вида машины, ее обслуживания, возможности безопасной работы человека.

В первом приближении, при условии совмещения центра тяжести фундамента и машины, данную систему можно принять за одну материальную точку. Тогда, в плоской постановке данная система будет иметь три вида колебаний:

– вертикальное; горизонтальное и вращательное.

а) Если определяющими являются вертикальные колебания, то дифференциальное уравнение колебаний может быть записано следующим образом:

. (5.6)

При решении данного уравнения получим амплитуду вертикальных колебаний

, (5.7)

где Р_z – вертикальная составляющая возмущающих сил;

К_z – коэффициент жесткости основания при упругом равномерном сжатии [т/м]; К_z = С_z · F;

C_z – коэффициент упругого равномерного сжатия [т/м³];

m – масса фундамента и машины;

w – угловая скорость (частота) [рад./сек].

б) При горизонтальной возмущающейся силе (в случае распластанного фундамента, L/h > 3), будем иметь:

, (5.8)

где К_x = C_x·F – коэффициент жёсткости основания при сдвиге фундамента по подошве;

С_x = 0,7·С_z – коэффициент упругого равномерного сдвига.

в) При горизонтальной возмущающейся силе (в случае высокого фундамента L/h < 2), будем иметь:

(5.9)

где K_j – коэффициент жесткости основания при упругом повороте; I – момент инерции подошвы фундамента; Q – момент инерции массы фундамента и машины; М – возмущающий момент относительно центра тяжести; А_z, А_x, А_j – амплитуды, соответственно вертикальных, горизонтальных и вращательных колебаний (поворота).

Таким образом, динамические воздействия на грунты вызы­вают: распространение волн с затуханием их по мере удаления от источника колебаний; явление резонанса в отдельных кон­струкциях и сооружениях при совпадении частот свободных и вынужденных колебаний; уплотнение несвязных грунтов; изме­нение напряженного состояния грунтов, которое может вызвать развитие зон сдвигов и даже общую потерю устойчивости грун­тов в основании; разжижение несвязных грунтов, насыщенных водой, с превращением их в тяжелую жидкость.