Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений

где е — эксцентриситет удара, м; / — длина фун­ дамента; s, Vy GUf G — то же, что и в формуле (6.65); Р, ©ф — определяются по формулам (6.41)

и (6.44).

опорная площадь шабота, м2; £д — толщина про­ кладки, м; £ д — модуль упругости подшаботной прокладки; Gn, v — то же, что в формулах (6.67)

и(6.68).

6.5.Оборудование прокатных

итрубных цехов

Общие указания. Прокатные станы по назначе­ нию подразделяются на обжимные и заготовочные (блюминги, слябинги, заготовочные, трубозаго­ товочные), сортовые (рельсобалочные, крупно­ сортные, среднесортные, мелкосортные, проволоч­ ные, штрипсовые), листовые (толстолистовые, листовые широкополосные, тонколистовые), хо­ лодной прокатки листа, трубопрокатные, особых видов прокатки (колесопрокатные, шаропрокат­ ные, для профилей переменного сечения), трубо­ сварочные, трубоэлектросварочные.

Оборудование прокатных станов представляет собой комплекс многочисленных машин и меха­ низмов и разделяется на основное, служащее не­ посредственно для прокатки, т. е. обжатия метал­ ла между вращающимися валками и вспомога­ тельное, служащее для выполнения дополнитель­ ных и подсобных операций, которыми сопровож­ дается процесс прокати.

Основное оборудование: рабочая клеть, в ста­ нинах которой заключены прокатные валки, дви­ гатель, приводящий во вращение прокатные вал­ ки, передаточные механизмы, служащие для пе­ редачи вращения от двигателя к прокатным вал­ кам (шестеренная клеть, редуктор, шпинделя и соединительные муфты). Остальное оборудование относится к вспомогательному.

Проектирование фундаментов под прокатное оборудование производится на основании зада­ ния, которое, кроме материалов, перечисленных в общих положениях в начале настоящей главы, должно содержать следующие данные, представ­ ляемые заводами-поставщиками оборудования:

план основных осей оборудования (отдельный чертеж на весь стан с привязкой главных осей -оборудования к осям здания);

чертежи расположения анкерных болтов, за­ кладных деталей, каналов, тоннелей и т. д.;

расположение лотков для гидравлического смы­ ва окалины и места, где необходимо устройство ограждений и перекрытий;

расположение участков фундаментов, подле­ жащих защите от действия высоких температур, кислот, масел, воды и ударных нагрузок;

расположение и размеры опорных плоскостей станин оборудования, схематические разрезы обо­ рудования с указанием мест расположения верти­ кальных и горизонтальных сил и крутящих мо­ ментов, передающихся на фундаменты;

нагрузки, систематически возникающие при работе основного и вспомогательного оборудова­ ния, например, вращающие моменты на валу при­ водного двигателя, горизонтальные силы, дейст­ вующие на рабочую клеть и упоры, и т. п.;

максимальные нагрузки, возникающие в ава­ рийных случаях, например при поломке шпинде­ ля вала;

монтажные нагрузки, действующие на фунда­ мент, перекрытие подвалов и на пол в районе фун­ даментов оборудования.

Строительное задание составляется в соответст­ вии с ОСТ 24.010.09-79 «Задание на пректирование фундаментов для прокатного оборудования».

Компоновочные решения и основные типы фун­ даментов. Компоновочные решения фундаментов оборудования и функционально связанных с ни­ ми подземных сооружений следующие:

ввиде массивных или облегченных фундаментов

сустройством в них коммуникационных тоннелей, каналов и подземных помещений (могут распола­ гаться также в отдельно стоящих подвалах);

сустройством технических подвалов, распола­ гаемых под основным и вспомогательным обору­ дованием или частью его, в которых предусматри­ вается открытая разводка коммуникаций и разме­ щение технологического оборудования и техни­ ческих служб;

сустройством технических этажей, располагае­ мых выше отметки пола цеха, при поднятой линии прокатки, за исключением подвальных помеще­ ний.

Массивные фундаменты могут выполняться из монолитного бетона или железобетона. В целях уменьшения расхода материалов допускается устройство пустот в теле фундамента. Коммуни­ кации в фундаментах рекомендуется проклады­ вать в едином тоннеле с размещением в нем масло­ эмульсионных, водопроводных, электрокабельных и других разводок, если блокировка их до­ пускается по технологическим, противопожарным и другим условиям.

Облегченные фундаменты могут быть монолит­ ными или сборно-монолитными, по конструктив­ ному решению — рамными, стенчатыми, каркас­ ными и т. п. В пространстве, образованном в пре­ делах фундаментов, допускается размещать тех­ нические службы, вспомогательные и подсобные помещения.

В зонах воздействия временных нагрузок на пол цеха интенсивностью более 100 кПа разме­ щать технические подвалы не рекомендуется.

Компоновочные решения фундаментов с подня­ той линией прокатки и образованием технических этажей рекомендуется в первую очередь для мел­ косортных, проволочных и трубных станов (если это допускается технологическими условиями и планировкой промышленной площадки) при

неблагоприятных гидрогеологических условиях (например, в случае высокого уровня грунтовых вод) в целях значительного сокращения объема работ нулевого цикла.

Фундаменты с техническими подвалами и тех­ ническими этажами могут быть решены в сборных, сборно-монолитных и монолитных конструкциях.

Основное оборудование листовых, толстолисто­ вых, рельсобалочных, заготовочных и других тяжелых станов устанавливают на массивных монолитных или на монолитных железобетонных устоях облегченных фундаментов.

редаваемых фундаментами на грунт. При этом постоянные нагрузки от веса оборудования при­ нимаются равномерно распределенными по фак­ тической площади опирания оборудования.

Расчет облегченных фундаментов под техноло­ гическое оборудование сводится к расчету рамы или бруса на упругом основании. Все нагрузки принимаются статическими, в том числе и нагруз­ ки от неуравновешенной центробежной силы.

Горизонтальная расчетная нагрузка, переда­ ваемая на фундамент через механические упоры (амортизаторы) стационарного или подвижного типов,

Рис. 6.2. Перепады по­ дошвы фундамента с гранями:

а — вертикальными; б —

наклонными; 1 — железо­ бетонный фундамент; 2 — подготовка; 3 — подбе­ тонка; 4 — грунт; 5 — бетонный (неармирован-

ный) фундамент.

Основное оборудование крупно- и среднесорт­ ных станов размещают, как правило, на облегчен­ ных фундаментах с нижней и верхней монолит­ ными плитами с устройством диафрагм жесткости в двух взаимно перпендикулярных направлениях, причем основное оборудование должно разме­ щаться над несущими опорами (стойками или сте­ нами).

Основное оборудование мелкосортных, прово­ лочных, штрипсовых и других легких станов мож­ но размещать на сборно-монолитных фундамен­ тах облегченного типа в пролетах верхней фун­ даментной плиты. Вспомогательное — на облег­ ченных фундаментах или на перекрытиях техни­ ческих подвалов и этажей.

Установку рабочей и шестеренной клетей, ре­ дуктора и привода электродвигателя предусмат­ ривают на общем фундаменте.

Фундаменты основного оборудования загото­ вочных, листовых рельсобалочных и других тя­ желых станов в целях исключения передачи виб­ раций на соседние участки должны быть отделены от перекрытий подвалов и фундаментов зданий.

Фундаменты под легкое вспомогательное обо­ рудование могут быть выполнены из отдельных сборных бетонных или железобетонных блоков, устанавливаемых на несжимаемое основание.

На фундаменты оборудования допускается опи­ рать перекрытия подземных помещений и техни­ ческих этажей.

При компоновке технических подвалов, тон­ нелей и технических этажей необходимо преду­ сматривать мероприятия по эвакуации обслужи­ вающего персонала и учитывать требования про­ тивопожарной безопасности в соответствии с ука­ заниями глав СНиП 2.04.03-85 и СНиП 2.01.02-85.

Расчет фундаментов. Расчет массивных фунда­ ментов под основное и вспомогательное оборудо­ вание сводится к проверке отдельных участков на прочность, а также к определению давлений, пе-

где F — сила удара, Н; р — коэффициент, учи­ тывающий условия работы конструкции (р, = 3);

где k — жесткость пружины, Н/м; Е — энергия движущейся заготовки, Дж;

где т — масса заготовки, кг; v — скорость дви­ жения заготовки, м/с; Ег — энергия, теряемая в результате удара;

стических свойств ударяющейся заготовки (для

бетона класса по прочности на сжатие В10 в воз­ расте 90 дней; облегченные сборные и сборно­ монолитные — из бетона класса не ниже В15, монолитные — не ниже В10 в возрасте 28 дней. Подготовку под фундаменты предусматривают из бетона класса В5, в агрессивных грунтовых усло­ виях — из слоя щебня, пропитанного битумом. Подливку под опорные рамы и станины оборудо­ вания выполняют из бетона на мелком заполни­ теле класса не ниже В15. При толщине подливки менее 40 мм — из цементного раствора В10.

Фундаменты под оборудование закладывают на естественных, ненарушенных грунтах. При на­ личии в основании фундамента слоя небольшой мощности слабых грунтов (торфянистых, насып­ ных, илистых и т. п.) его следует заменять непросадочными заполнителями (песком, доменными шлаками), или проходить фундаментами до грун­ тов с необходимой несущей способностью. При этом фундаменты рекомендуется заглублять в грунт естественного залегания не менее чем на 500 мм.

Глубина заложения подошвы фундамента обу­ словливается высотой тоннелей, каналов и подва­ лов, располагаемых в теле фундамента, глубиной заложения фундаментов примыкающих устано­ вок, а также длиной заделки анкерных болтов. В отдельных случаях глубина заложения подош­ вы фундамента определяется грунтовыми усло­ виями площадки.

Глубина заложения подошвы фундамента на­ значается по возможности на одном уровне. Если заложение всех участков фундаментов на одном уровне приводит к значительному перерасходу материалов, допускается устраивать отдельные участки фундаментов на разной глубине. Перепа­ ды подошв железобетонных фундаментов выпол­ няют с вертикальными гранями и заполнением

лей и потолок должны быть окрашены маслостой­ кими синтетическими красками светлых тонов.

Монтажные люки в перекрытиях подвалов пе­ рекрывают сборными плитами, поверх которых устраивают пол цеха.

Для восприятия горизонтальных сил, вызываю­ щих сдвиг оборудования на фундаментах, пре­ дусматривают железобетонные упоры (рис. 6.3)

пазух котлованов подбетонками враспор грунту, а перепады подошв бетонных фундаментов вы­ полнять с уклоном (рис. 6.2).

В местах примыкания фундаментов под обору­ дование к фундаментам здания отметки их по­ дошв назначают на одном уровне. При этом долж­ на обеспечиваться независимая осадка этих фун­ даментов.

Размеры и форму верхней части фундаментов под оборудование принимают в соответствии с заданием на проектирование фундаментов.

При проектировании фундаментов соблюдают следующие требования:

расстояние от края станины до края фундамен­ та или канала — не менее 100 мм;

приближение кромок фундаментов или высту­ пающих его частей (на высоту 2 м) к габаритам машин — не менее 800 мм;

толщина днища тоннелей гидросмыва окалины, пересекающих основной массив фундаментов,— не менее 500 мм; коммуникационных тоннелей — по расчету, но не менее 200 мм;

размеры фундаментов в плане кратны 100 мм. Для отвода случайных вод в каналах и тонне­ лях предусматривают продольный уклон к месту стока не менее 0,002 и поперечный — не менее

0,01.

Уклоны в лотках, каналах и тоннелях для сто­ ка воды выполняют набетонкой максимальной толщиной не более 300 мм. При больших уклонах и значительной протяженности тоннелей гидро­ смыва окалины толщина набетонки принимается постоянной, уклон создается за счет верхней части днища, при этом нижняя выполняется горизон­ тальной с уступами по вертикали.

Фундаменты, разделенные на части глубокими открытыми каналами, связывают поверху желе­ зобетонными балками-распорками через 3...6 м.

Металлические лестницы, ведущие в подвалы, приямки и т. д. устраивают под углом 45°; при нерегулярном пользовании лестницами в виде исключения — под углом 60°; ширина марша лестниц не менее 700 мм.

В маслоэмульсионных подвалах пол и стены должны быть облицованы светлыми керамически­ ми плитками на высоту 1,8 м; пол — керамической плиткой с рифленой поверхностью, стены — глазу­ рованной керамической плиткой. Стены выше пане-

или специальные стальные рамы, которые рас­ считывают по условию

сила; G — вес машины; 2 Р = 0,2 R baAn — сумма

сил от предварительного натяжения фундамент­ ных болтов; R ba — расчетное сопротивление рас­

тяжению болта; А — площадь сечения болта по резьбе; п — количество болтов; 0,2 — коэффи­ циент, учитывающий размер предварительного натяжения болтов в процессе эксплуатации.

Рис. 6.4. Устройство ограждения в тоннеле гид­ росмыва окалины:

а — с металлическим козырьком; 6 — с бетонным выступом; 1 — балка-распорка; 2 — защитный ко­ зырек; 3 — ограждение (перила); 4 — лоток гидро­ смыва окалины.

При расчете железобетонных упоров или сталь­ ных рам силы трения, возникающие от веса обо­ рудования и затяжки фундаментных болтов, не учитывают.

Участки фундаментов, подвергающиеся систе­ матическим механическим ударным воздействиям (например, ямы для обрезков, балки-распорки и др.), защищают специальными стальными об­ лицовками, которые разрабатывают в строитель­ ной части проекта.

Внутренние поверхности ям для окалин, приям­ ков у ножниц и пил и другие устройства должны

быть защищены от ударов грейфера или бадьи рельсами, бывшими в употреблении. Реко­ мендуемые типы рельсов Р24...Р38. В тоннелях гидросмыва окалины для защиты обслуживающе­ го персонала от кусков падающей окалины над проходом устраивают металлические защитные козырьки и ограждения со стороны лотков (рис. 6.4). В зависимости от размера кусков па­ дающей окалины толщина стального листа 8...

10 мм. Вместо металлических козырьков могут быть предусмотрены бетонные выступы. Лотки

онных труб в местах выхода их из фундаментов:

гидросмыва окалины предусматривают из чугун­ ных желобов, поставляемых заводом-изготовите- лем оборудования, или каменного литья.

Днище канала гидросмыва окалины и стены на высоту 1 м от лотка должны быть защищены от воздействия технической воды торкрет-штука­ туркой.

В целях предохранения от повреждений в мес­ тах выхода коммуникационных труб из фундамен­ тов оборудования в грунт, а также при пере­ ходе их через температурные швы необходимо (рис. 6.5):

для труб диаметром до 150 мм закладывать гильзы большего диаметра;

для труб диаметром 150 мм и более устраивать «компенсирующие ниши»;

для труб разводки кабельных сетей выполнять железобетонные или кирпичные короба, места

установки которых указывают в электрической части проекта.

Температурно-усадочные швы в фундаментах, м

»сборно-монолитных * • 50

7,5 м можно армировать арматурой диаметром

16 мм класса А-П.

Нижнюю и верхнюю арматуру укладывают в> одном или двух взаимно перпендикулярных на­ правлениях в виде плоских сварных сеток с ра-

бочими стержнями в одном продольном направ­ лении.

В местах перепада подошвы фундамента верти­ кальные грани уступа фундамента не армируют. Нижнюю арматуру повышенной части фундамен­ та заводят в массив на 30 диаметров за линию пе­ ресечения плоскости сеток верхнего уступа с плоскостью, проведенной под углом 60° к гори­ зонту из нижнего угла уступа, при этом общая длина заделки не более 70 диаметров рабочей арматуры.

Верхнюю арматуру под станинами укладывают в двух направлениях с шагом рабочих стержней 200 мм. Диаметр стержней арматуры класса А-II принимают в зависимости от диаметра болтов, крепящих оборудование к фундаментам.

на участках, ослабленных тоннелями, каналами,

А-Н с шагом 100 мм в двух направлениях, верх­ нюю укладывают на расстоянии 20...30 мм от по­ верхности фундамента. Расстояние между сет­ ками по высоте фундамента принимают равным 100 мм. Если оборудование с динамическими на­

15диаметров.

Вместах воздействия лучистой теплоты поверх­ ности массивных частей фундаментов армируют сетками из стержней диаметром 12 мм, класса А-П, с ячейкой 200 X 200 мм.

Участки фундаментов, ослабленные тоннелями, каналами и т. п., толщина которых менее 1 м и ко­ торые не требуют установки расчетной арматуры, армируют конструктивно сеткой из стержней диаметром 12 мм, класса А-П, с шагом 200 мм с

заделкой в основной массив на 15 диаметров. Ослабленные вертикальные участки фундамента толщиной более 1 м конструктивно не армируют, над проемами укладывают сетку из стержней диа­ метром 12 мм, шагом 200 мм.

Минимальная площадь сечения арматуры мас­ сивных консольных участков фундаментов состав­ ляет не меее 0,05 % площади поперечного сече­ ния консолей при расчете их как бетонных эле­ ментов.

В монолитных железобетонных плитах необхо­ димы конструктивные мероприятия, обеспечиваю­ щие проектное положение верхней арматуры. В плитах толщиной до 0,5 м под верхнюю армату­ ру (сетки) ставят поддерживающие каркасы; тол­ щиной более 0,5 м при больших объемах бетонных работ допускается предусматривать поддержива­ ющие жесткие каркасы из профильного металла.

Стены толщиной до 0,5 м армируют пространст­

венными самонесущими каркасами, собираемыми из двух унифицированных плоских сеток с рабо­ чей арматурой в одном продольном направлении и поддерживающих каркасов, которые фиксируют сетки в рабочем положении и обеспечивают общую пространственную жесткость.

Балки-распорки в тоннеле гидросмыва окалины армируют продольными стержнями по периметру сечения с установкой замкнутых хомутов. Пло­ щадь сечения всей рабочей арматуры должна быть не менее 2 % расчетной площади сечения балки, если армирование балок-распорок не оп­ ределяется расчетом.

При толщине подливки под оборудование более 100 МхМиз тела фундамента предусматривают ар­ матурные выпуски-щетину (или подливку на без­ усадочном цементе).

Защита фундаментов от воздействия агрессив­ ных сред. Проект защиты фундаментов под обору­ дование и подземного хозяйства от агрессивного воздействия технологических растворов выполня­ ет специализированная проектная организация. При проектировании конструкций, подвержен­ ных воздействию агрессивных сред, учитывают требования СНиП 2.03.11-85. Элементы конст­ рукций, эксплуатируемые в условиях воздействия агрессивных сред, должны иметь доступ для си­ стематического осмотра и периодического возоб­ новления антикоррозионной защиты.

Фундаменты под оборудование, находящиеся в зоне агрессивного воздействия среды, должны вы­ ступать над уровнем чистого пола не менее чем на 0,3 м; конфигурация их должна исключать возможность образования застойных зон и обеспе­ чивать быстрый сток с них агрессивных жидко­ стей.

Защитные покрытия фундаментов под оборудо­ вание от воздействия кислотных и щелочных сред принимают в зависимости от их конструкции и назначения с учетом характера и интенсивности агрессивного воздействия, температуры агрессив­ ных проливов и метода их уборки, наличия меха­ нических воздействий и других условий эксплуа­ тации.

Конструкция и защита фундаментов при нали­ чии механических воздействий должна включать в себя непроницаемый подслой и защитную обли­ цовку из штучных кислотоупорных материалов. На участках с наиболее тяжелыми условиями эксплуатации (фундаменты под ванны агрегатов,, зоны установки теплообменников, насосов, мер­ ников и т. д.) возможно выполнение двухслойной бронирующей футеровки из кислотоупорных штучных материалов.

В технологических тоннелях, в которых про­ кладываются трубопроводы с кислыми и щелоч­ ными растворами, днище и стены на высоту 0,5 м облицовывают кислотоупорной керамикой на кис­ лотоупорной силикатной замазке.

Защиту от воздействия минеральных масел и технологических смазок предусматривают для фундаментов под клети, промасливающие маши­ ны, в помещениях технологических смазок и др.

Для защиты фундаментов под оборудование, тоннелей, каналов от указанных воздействий ре­ комендуется применять:

облицовку листами из углеродистой стали в местах постоянных механических воздействий и большой интенсивности проливов;