Определение осадки фундаментов
РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПОД ОБОРУДОВАНИЕ
Основные параметры фундаментов под размещаемое на ре- монтном предприятии или АТП оборудование выбирают в зависимо- сти от действующих нагрузок, передаваемых на фундамент от техно- логического оборудования, требований по прочности оснований и ти- па фундамента (свайный, ленточный, монолитная плита и др.), клима- тического исполнения оборудования и условий его эксплуатации. Рас- четы оснований и фундаментов под оборудование ведут по аналогии с расчетами фундаментов зданий и сооружений с той особенностью, что от технологического оборудования приходится учитывать динами-
ческие нагрузки и воздействия. Действующими нормативными доку- ментами к расчету оснований и фундаментов промышленных пред- приятий, СП 43.13330.2012, предусмотрен расчет фундаментов под оборудование с учетом нагрузки от транспорта (колесная, гусеничная) и ж/д транспорта с учетом коэф. надежности по нагрузке.
Все виды нагрузок на фундамент от нестандартного технологи- ческого оборудования приводят к видам нагрузок, действующим на строительные конструкции: постоянные, временные, кратковремен- ные, динамические, вибро- и аварийные.
Основания и фундаменты рассчитывают по предельным состоя- ниям I и II группы [19]. При этом нагрузку от оборудования, как и дру- гие виды постоянных, распределенных и сосредоточенных нагрузок, следует принимать по СП 20.13330, а динамические нагрузки от ко- лесной и гусеничной нагрузок – по СП 35.13330.
|
|
|
Расчет анкерных болтов под технологическое оборудование
Расчет анкерных болтов для крепления конструкций и оборудо- вания ведут согласно приложению Г СП 43.13330. Болты, предназна- ченные для работы в агрессивных средах (повышенная влажность, воздействие химических веществ и нефтепродуктов), следует проек- тировать с учетом дополнительных требований СП 28.13330. Приме- ры расчетов оснований и фундаментов под уникальное оборудование приведены в справочнике [19].
Выбор марок стали для анкерных болтов следует производить по ГОСТ 24379.0, а их конструкций и размеров – по ГОСТ 24379.1. Рас- четное сопротивление металла болтов растяжению по СП 16.13330 для марок стали Ст3пс4, Ст3пс2, Ст3сп4, Ст3сп2 по ГОСТ 535 состав- ляет 190 Н/мм2.
Площадь поперечного сечения болта (по резьбе) находят по прочности:
A sa
= k0 × P ,
R
(7.1)
ba
где k0 = 1,35 – для динамических, 1,0 – для статических нагрузок. Для съемных болтов с анкерными плитами, устанавливаемых свободно в трубе, коэф. для динамических нагрузок принимается k0 = 1,15.
При действии динамических нагрузок сечение болтов, опреде- ленное по формуле (7.1), следует проверять на выносливость по формуле:
|
|
|
A sa
= 1,8cm × P ,
a R
(7.2)
ba
где c – коэф. нагрузки, принимаемый по таблице Г1 СП 16.13330 в за- висимости от конструкции болта; m – коэф., принимаемый по табл. 7.1 в зависимости от диаметра болта; a – коэф., определяемый по табл. 7.2.
Таблица 7.1
Зависимость коэффициента m от диаметра болта
| Коэффициент m | Диаметр болта, мм |
| 0,9 | 10–12 |
| 1 | 16 |
| 1,1 | 20–24 |
| 1,3 | 30–36 |
| 1,6 | 42–48 |
| 1,8 | 56–72 |
| 2 | 80–90 |
| 2,2 | 100–125 |
| 2,5 | 140 |
Таблица 7.2
Зависимость коэффициента a от динамических нагрузок
| Коэффициент a | Число циклов нагружения |
| 3,15 | 0,05 106 |
| 2,25 | 0,2 106 |
| 1,57 | 0,8 106 |
| 1,25 | 2 106 |
| 1 | 5 106 и более |
По конструктивному решению болты могут быть с отгибом, с ан- керной плитой, прямые и конические (распорные) (табл. 7.3). По спосо- бу установки болты подразделяются на устанавливаемые до бетони- рования элементов, в которые они заделываются (с отгибом и с анкер- ной плитой), и на готовые элементы, устанавливаемые в просверлен- ные скважины (прямые и конические). Прямые болты в скважинах за- крепляют с помощью синтетического клея или виброзачеканки, а кони- ческие – с помощью разжимных цанг или цементно-песчаных смесей.
|
|
|
При расчете креплений строительных конструкций усилие пред- варительной затяжки и площадь сечения болтов следует определять как для статических нагрузок (таблица Г.1 СП 16.13330), если в проек- те нет специальных указаний.
При групповой установке болтов для крепления оборудования значение расчетной нагрузки P на один болт определяют для наибо- лее нагруженного болта:
P = - N
n
+ M × y1 ,
|
(7.3)
где N – продольная сила; M – изгибающий момент; n – число болтов; y1 – расстояние от оси поворота до наиболее удаленного болта в рас- тянутой зоне стыка; yi – расстояние от оси поворота до i-го болта для растянутых и сжатых болтов.
Таблица 7.3
Виды анкерных болтов и их размещение в фундаменте
| Конструкция болта | С отгибом | С анкерной плитой | Прямой | Конический (распорный) | |||
| глухой | съемный | ||||||
| Диаметр болта (по резьбе) d, мм | 12–48 | 12–140 | 56–125 | 12–48 | 6–48 | ||
| Эскиз |
|
|
|
|
| ||
| Минимальная глубина заделки Н | 25d | 15d | 30d | 10d | 10d (8d) <*> | ||
| Наименьшее расстояние между болтами | 6d | 8d | 10d | 5d | 8d | ||
| Наименьшее расстояние от оси болта до грани фундамента | 4d | 6d | 6d | 5d | 8d | ||
| Коэффициент нагрузки c | 0,4 | 0,4 | 0,25 | 0,6 | 0,55 | ||
| Коэффициент стабильности затяжки k | 1,9 (1,3) <**> | 1,9 (1,3) | 1,5 | 2,5 (2) | 2,3 (1,8) | ||
| <*> В скобках дана глубина заделки для болтов диаметром менее 16 мм.
<**> В скобках приведены значения коэффициента k для статических нагрузок. | |||||||
Ось поворота допускается принимать проходящей через центр тяжести опорной поверхности оборудования или башмака колонн.
По условиям эксплуатации болты подразделяются на расчет- ные и конструктивные. К расчетным относятся болты, восприни- мающие нагрузки, возникающие при эксплуатации строительных кон- струкций или работе оборудования. К конструктивным относятся бол- ты, предназначенные для крепления строительных конструкций и оборудования, устойчивость которых к опрокидыванию или сдвигу обеспечивается собственным весом конструкции или оборудования. Конструктивные болты предназначены для рихтовки строительных конструкций и оборудования во время их монтажа и для обеспечения
стабильной работы конструкций и оборудования во время эксплуата- ции, а также для предотвращения их случайных смещений.
Согласно СП 16.13330 болты, устанавливаемые в скважины, до- пускается применять для крепления строительных конструкций и обо- рудования, не испытывающих значительных динамических нагрузок, а болты с отгибом и анкерной плитой допускается применять для креп- ления конструкций и оборудования без ограничений.
Одной из ключевых задач при проектировании фундаментов под оборудование является нахождение центра масс различных геомет- рических фигур на плоскостях и в пространстве.
Пример. Задача нахождения центра тяжести плоской состав- ной фигуры решается методом разбиения. Тело разбивается на ко- нечное число частей, для каждой из которых положение центра тя- жести C и площадь S известны. Например, проекцию тела на плос- кость x0y (рис. 7.1) можно представить в виде двух плоских фигур с площадями S1 и S2 (S = S1 + S2). Центры тяжести этих фигур на- ходятся в точках C1(x1, y1) и C2(x2, y2). Тогда координаты центра тя- жести тела:
x = x1 × S1 + x2 × S2 , y = y1 × S1 + y2 × S2 .
(7.4)
c S + S c S + S
1 2 1 2
 |
Рис. 7.1. Центры тяжести плоских фигур
Фундаменты под оборудование с динамическими нагрузками проектируют согласно СП 26.13330.2012.
Определение осадки фундаментов
Расчеты оснований ведут по СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений с учетом геологических условий строительной площадки под оборудование по двум видам предельных состояний грунтового основания I и II группы методами послойного суммирования (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Схема к расчету осадки
Осадка определяется по формуле:
|
E i
(7.5)
где b = 0,8 – безразмерный коэф.; hi – толщина элементарного слоя, hi < 0,4b; szpi = (szi + szi+1)/2 – среднее напряжение в i-м слое; Еi – мо- дуль деформации слоя.
Максимальная осадка фундаментов принимается по СП 22.13330.2016 и должна составлять не более Su = 5…8 см. Графи- ческое определение ширины подошвы фундамента представлено на рис. 7.3.
Рис. 7.3. Определение ширины подошвы фундамента: обратная зависимость – график кривой P(b); прямая зависимость – R(b)
Округляем полученные величины с кратностью 100 мм. Получа- ем ширину фундамента 3,6 м. Размеры подошвы фундамента должны
удовлетворять требованиям по относительному эксцентриситету вер- тикальной нагрузки на фундамент:
e = e
l
= 1 ,
6
(7.6)
где е – эксцентриситет приложения нагрузки, определяемый как от- ношение опрокидывающего момента к вертикальной нагрузке на фундамент, e = M/N; l – длина фундамента. Обычно принимают соот- ношение длины к ширине фундамента l/b = 1,5 (например, если b =
= 3600 мм, то l = 5400 мм).
Максимальное давление на грунт под фундаментом по условию прочности:
Pmax = (N0II/(l·b))·(1 + 6e/l) < 1,2R. (7.7)
По графику (рис. 7.3) находим: R(b) = 0,3453 МПа и P(b) =
= 0,3407 МПа и проверяем условие (7.7). Методом послойного сум- мирования по формуле (7.5) вычисляют S и сравнивают с макси- мально допустимым значением Su. Если условие выполняется, то ос- нование и фундамент удовлетворяют критерию прочности по второй группе предельных состояний.
Пример упрощенного расчета фундамента под нестандартизо- ванное грузоподъемное оборудование приведен в [29].
Вопросы по главе 7
1. Каковы особенности расчетов оснований под оборудование?
2. Какова последовательность расчета анкерных болтов под оборудование?
3. Какое значение принимают расчетным при разных свойствах грунта?
4. Какова формула центра тяжести для плоских и составных фигур?
5. Каким методом определяют осадки фундаментов?
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 32; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!