|
Чим фундаменти під обладнання відрізняються від всіх інших? Чи є якісь особливості у їх конструкції? Які матеріали можуть застосовуватися?
У статті ми постараємося відповісти на ці питання.
Відмінності від фундаментів будівель
Дійсно, чому промислові фундаменти для верстатів повинні чимось відрізнятися від звичайного підстави для сараю?
Основних причини дві.
1. Фундамент під обладнання відчуває, як правило, не тільки статичні, але й динамічні навантаження. Говорячи простіше, йому належить гасити вібрацію від обертання, коливань або ударів рухливих частин верстатів.
Важливий момент: при установці деяких видів обладнання поблизу житлових будов або в інших випадках, коли передача значних вібрацій грунті небажана, монтується так званий віброізольований фундамент.
Ударне навантаження гаситься складовими пружинами з протівонаправленнимі витками зовнішньої і внутрішньої частин або гумовими вставками.
2. Промислове обладнання - це, серед іншого, мастила та інші технологічні рідини. Часом вони досить агресивні; при цьому попадання їх у грунт вкрай небажано.
Звідси - особливі вимоги до:
• Массі і, відповідно, розмірами фундаменту. Чим він масивніший - тим менше амплітуда передаються йому коливань.
• Міцності. Ударне навантаження швидко зруйнує матеріали зі слабкою стійкістю до механічних впливів.
• Стійкості до агресивних середовищ. Присутність мастил, антифризів і т.д. вже згадувалося.
• Точності розмірів. Зрозуміло, що ставити ковальський молот або гільйотинні ножиці на підставу з перепадами висоти - значить гарантовано знизити їх ресурс і прискорити руйнування самого фундаменту: динамічне навантаження буде розподілена вкрай нерівномірно.
загальні моменти
винятки
Поряд з промисловим обладнанням, для якого характерні динамічні навантаження, існує величезна кількість верстатів і машин, конструкція яких виключає ударні або ексцентричні впливу на фундамент в процесі роботи.
Типовий приклад - паровий прес для сушіння дверних полотен під тиском після склейки фенолформальдегидной смолою. Незважаючи на величезну масу рухомих частин, швидкість їх руху робить навантаження на основу на протяг всього виробничого циклу статичною.
Ніяких особливих вимог до фундаменту, крім стійкості до статичної масі устаткування і хімічної стійкості, у таких верстатів немає.
Класифікація
Пристрій фундаментів під технологічне обладнання залежить від маси верстатів або машин і від частоти вібрацій, які належить гасити основи.
• Масивні фундаменти найбільш поширені. Конструктивно вони являють собою суцільні блоки або плити з виїмками, шахтами і порожнинами. Зрозуміло, що чим більше обсяг порожнеч, тим менше ціна фундаменту; проте для порівняно малопотужного устаткування масивний фундамент найчастіше представляє собою простий моноліт.
Цей тип підстав повсюдно застосовується для агрегатів з невисокою частотою вібрацій.
• Рамні конструкції, навпаки, призначені для того, щоб ефективно гасити високочастотні коливання. Рама, на яку спирається агрегат, з'єднується з монолітним підставою стійками; саме вони частково гасять вібрацію.
Масивні фундаменти, в свою чергу, можуть класифікуватися ще за низкою критеріїв:
• безпідвальних споруджуються на нижньому поверсі і мінімально підносяться над рівнем підлоги. Ця конструкція типова для всіх важких агрегатів.
• Підвальні, навпаки, височать над підлогою. Завдяки такому плануванні вони можуть споруджуватися не тільки на нижньому поверсі, а й на перекритті достатньої міцності. Функція фундаменту в цьому випадку зводиться лише до розподілу тиску по більшій площі.
Фундаменти підвального типу теж можуть ділитися на дві категорії:
• Суцільні - являють собою, що не важко зрозуміти з назви, монолітний блок без порожнин.
• Стенчатие - вище рівня підлоги, представляють собою набір поздовжніх і поперечних перегородок. Вони легше і дешевше; при цьому механічна міцність конструкції часто майже не поступається суцільній основі.
Масивні фундаменти за технологією спорудження діляться на фундаменти з підливою і без неї.
• Подливка увазі, що обладнання виставляється за рівнем на підставках (іноді регульованих). Потім простір між підставою агрегату і поверхнею фундаменту заливається рідким бетоном.
• У відсутність підливи поверхню основи вирівнюється і Залізний одразу; встановлення обладнання на фундамент виконується з його кріпленням болтами, попередньо встановленими за шаблоном.
матеріали
Для масивних фундаментів зараз застосовується тільки і виключно залізобетон. Водночас близько століття тому для промислового обладнання широко використовувалися цегляні або кам'яні фундаменти. Марка застосовуваного бетону - не нижче М200; в окремих випадках при особливо сильних вібраційних навантаженнях рекомендується використовувати бетон не гірше М300.
Однак: для легких машин, при роботі яких не генеруються значні вібрації (наприклад, для токарно- гвинторізних або свердлильних верстатів) допустимо застосування бетонної основи без армування.
Рамні підстави можуть бути:
• Монолітно- залізобетонними.
• Збірні, з окремих залізобетонних блоків (у тому числі полегшених за рахунок порожнин і отворів).
• Металевими. Рама і стійки повністю виконуються із сталі; залізобетон залишається лише в підставі, на яке спираються стійки.
• Комбінованими. Типове рішення - сталева рама на залізобетонних ригелях.
розрахунки
Повний розрахунок фундаменту під обладнання виконується професіоналами на підставі великої кількості даних:
• Несучою здатності грунту під основою машини або верстата;
• Насичення грунту вологою;
• планований довготривалого зносу;
• Максимуму розрахункових динамічних навантажень;
• Чутливості до вібрацій розташованих у безпосередній близькості об'єктів;
• Близькості житлових будинків;
• Часу, проведеного поблизу обладнання персоналом. Згідно з санітарними нормами проектування промислових підприємств СН 245-71, при частоті коливань понад 5,6 Гц середньоквадратичне значення швидкості коливань не повинно перевищувати 2 міліметрів в секунду. Очевидно, що чим більше частота вібрації, тим менша їх амплітуда допустима.
Однак: якщо час, який персонал проводить поблизу джерела вібрацій, не перевищує 15 % від загального робочого часу, норми можуть бути перевищені втричі.
При цьому вітчизняні джерела прямо вказують, що точний розрахунок з урахуванням усіх що впливають на поведінку фундаменту факторів неможливий: ми надто мало знаємо про поведінку грунтів в умовах динамічних навантажень.
Спрощена інструкція з оцінки необхідних параметрів включає декілька пунктів:
• Оцінку статичного тиску на грунт. Втім, цей пункт рідко стає каменем спотикання: на відміну від фундаментів будівель, підстави промислового обладнання тиснуть на грунт із зусиллям не більше 0,6 кгс/см2 для безпідвальних конструкцій і не більше 1,5 кгс/см2 для підвальних.
• Забезпечення рівномірності опади. Центр ваги повинен бути максимально близько до геометричного центру конструкції; при цьому, чим простіше схема заснування в плані - тим простіше забезпечити рівномірний тиск на грунт.
Оцінка динамічного тиску на грунт вимагає знання нескладних формул і констант. На практиці може застосовуватися наступна формула:
Pср = m * m1 * R.
У цій формулі:
• Pср - середній статичний тиск на основу. Воно виходить розподілом статичної маси агрегату на площу основи фундаменту.
Нюанс: у разі, якщо масивна плита покоїться на гравійної або щебеневої подушці, ефективна площа опори буде більше площі бетонної конструкції.
• m - коефіцієнт умов роботи. Він береться рівним 0,8 - 1,0 для машин періодичної дії (фрезерні та токарні верстати, лісопилки) і 0,5 для агрегатів ударної дії (ковальські молоти, гільйотинні ножиці).
• m1 - коефіцієнт, що дозволяє оцінити поведінку грунту при тривалих деформирующих динамічних навантаженнях. Для слабких водонасичених грунтів (пісків, пластичних глин) він береться рівним 0,7; для інших грунтів - 1,0.
• R - умовне розрахункове тиск на основу. Цей параметр теж залежить від типу грунту і береться в таблицях СНиП.
Для зручності читача наведемо кілька довідкових значень несучої здатності різних грунтів.
• Насипна грунт без ущільнення - 1,0 кгс/см2.
• Насипна грунт з ущільненням - 1,5 кгс/см2.
• Тверда глина - 6,0 кгс/см2.
• Суглинок, супісок - 3,5 кгс/см2.
• Крупний пісок - 6,0 кгс/см2.
• Середній пісок - 5,0 кгс/см2.
• Дрібний пісок - 4,0 кгс/см2.
• Пил - 2,0 кгс/см2.
• Гравій з глиною - 4,0 кгс/см2.
• Галька з глиною - 4,5 кгс/см2.
Давайте як приклад порахуємо необхідну площу ковальського пневматичного молота М4127 (маса 2100 кг) на вологому піщаному грунті з середнім розміром зерна.
1. Розрахункова несуча здатність цікавого нам типу грунту оцінюється як 5,0 кгс/см2.
2. Для ковальського молота, що представляє собою типовий механізм ударної дії, середній тиск на основа повинна розраховуватися за формулою Pст = 0,5 (коефіцієнт для ударних механізмів) * 0,7 (коефіцієнт для слабких вологих грунтів) * 5,0 кгс/см2 = 1,75 кгс/см2.
3. Мінімальна площа основи фундаменту повинна дорівнювати 2100 / 1, 75 = 1200 см2, або прямокутник розміром 40 * 30 сантиметрів.
Для довідки: габарити молота М4127 (довжина і ширина) - 1575х710 міліметрів.
Очевидно, що будь-який фундамент, на якому фізично поміститься його підставу, буде достатнім для описаного типу грунту.
Фундаменти для ударних механізмів
На практиці для механізмів ударної дії основна проблема - це зовсім не осаду фундаменту в грунт. Куди небезпечніше руйнування самого фундаменту під дією ударних навантажень.
Які рішення можуть застосовуватися?
• віброізольованого конструкції на пружинах і гумових демпферах вже згадувалися.
• Під шабот - підстава ковадла ковальського молота - часто укладаються щит з дубового бруса. Мінімальна товщина дубової прокладки - 100 міліметрів; однак щити можуть укладатися і в кілька шарів. Втім, для молотів з масою ударної частини до тонни застосовні і більш дешеві породи деревини - сосна або модрина.
Нюанс: на пилових і водонасичених підставах для молотів рекомендується пристрій свайно - плитного фундаменту, передавального вібрації на нижні, більш щільні шари грунту.
технологія
Припустимо, що нам належить своїми руками підготувати підставу для компресора невеликої потужності.
З чого почати?
1. Розмічаємо розташування агрегату. Його основа не повинна бути пов'язано з фундаментами стін або опорних колон; мінімальна відстань від виступаючих частин обладнання до колон або стін - 1 метр.
2. Розмічаємо межі плити підстави. Важливий момент: відстань від її країв до осей фундаментних болтів в загальному випадку має бути в межах 120 - 200 мм.
3. Готуємо котлован. Його глибина визначається глибиною промерзання; втім, в опалювальному цеху проблема може і не бути актуальною.
4. Засинаємо котлован шаром піску або щебеню і ущільнюємо його. Товщина підсипки - 100 - 150 мм.
5. Збираємо опалубку і вкладаємо в неї армуючої сітки. На опалубку укладається шаблон, через отвори в якому знизу заводяться і фіксуються гайками фундаментні болти.
6. Опалубка заливається бетоном шарами в 100-150 мм з обов'язковою віброукладкой або штикуванням кожного шару.
7. Акт готовності фундаменту до установки устаткування підписується лише після набору бетоном міцності протягом 28 днів, ревізії і міцнісних випробувань.
висновок
Якщо для важкого промислового обладнання необхідні складні розрахунки і послуги фахівців, то фундаменти під обладнання малої потужності можуть виготовлятися з порівняно невеликими витратами часу і матеріалів. У представленому відео в цій статті ви знайдете додаткову інформацію з даної теми. Успіхів у будівництві!
|
