Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений

Фундаментные болты, устанавливаемые в го­ товые фундаменты с просверленными скважина­ ми, подразделяются на прямые, закрепляемые с помощью эпоксидного клея, конические, закреп­ ляемые с помощью цементной зачеканки, распор­ ных цанг и распорных втулок, и составные с рас­ порным конусом* Болты, закрепляемые эпоксид­ ным клеем, устанавливают до и после монтажа оборудования. Болты с распорными цангами и распорными втулками позволяют вводить крепле­ ние в эксплуатацию сразу же после установки болтов в скважины. Болты составные с распорным конусом применяют только для конструктивного закрепления оборудования.

Способы опирания оборудования на фунда­ менты. В зависимости от способа опирания обору­ дования на фундамент различают три вида конст­ рукций стыков «фундамент — оборудование» (рис. 6.7).

При закреплении оборудования на фундамен­ тах преимущественно должны применяться бес­ подкладочные методы монтажа.

Опорные элементы, устанавливаемые между фундаментом и опорной частью станины оборудо­ вания, служат также для компенсации неточности размеров и отметок готовых фундаментов при установке оборудования в проектное положение.

При применении конструкции стыка вида I (см. рис. 6.7, а) монтажные и эксплуатационные нагрузки на фундамент передаются через отдель­ ные элементы, используемые как постоянные опо­ ры, подливка имеет вспомогательное назначение.

При конструкции стыков вида 2 или 3 (см. рис. 6.7, б, в) эксплуатационные нагрузки пере­ даются на фундамент соответственно через бетон­ ную подливку или через выверенную поверхность фундамента.

Толщина слоя подливки под оборудование при бесподкладочном монтаже допускается в пределах 50...80 мм. При наличии на опорной поверхности оборудования ребер жесткости зазор принимается от низа ребер.

Подливка выступает за опорную поверхность оборудования не менее чем на 100 мм, при этом ее высота должна быть больше высоты основного слоя подливки под оборудование не менее чем на 30 мм и не более толщины опорного фланца обо­ рудования.

Класс бетона или раствора при подливке обору­ дования должен приниматься не ниже класса бетона фундамента, а при бесподкладочных мето­ дах монтажа — на одну ступень выше.

Материал фундаментных болтов. Марка сталей расчетных болтов, эксплуатируемых при расчет-

ной зимней температуре наружного воздуха до —65 °С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями табл. 6.9. Конструк­ тивные фундаментные болты во всех случаях

Расчетные фундаментные болты для крепления оборудования изготовляют из углеродистой стали ВСтЗпс2 по ГОСТ 380—71* или из конструк­ ционной марки Ст20 по ГОСТ 1050—74**.

/ 2

Рис. 6.7. Конструкции стыков «фундамент — оборудование» с опиранием оборудования:

а — на металлические па­ кеты; б — на бетонную подливку при «беспод­ кладочном» методе монта­ жа оборудования; в — непосредственно на фун­ дамент; 1 — оборудова­ ние; 2 — металлические пакеты; 3 — бетонная под­ ливка; 4 — фундамент; 5 — регулировочные

(установочные) болты.

При расчетной зимней температуре наружного

Для крепления сосудов и аппаратов, предназна­ ченных для обработки и хранения взрывоопасных продуктов, а также для крепления аппаратов колонного типа при расчетной температуре возду­

Т а б л и ц а 6.10. Коэффициент ^учитывающий масштабный фактор (СНиП 2.09.03-86)

При расчетной температуре до —65 °С низко­ легированные марки сталей 09Г2С-8 и 10Г2С1-8 должны иметь ударную вязкость не ниже 30 Дж/см2.

Расчет фундаментных болтов. Нагрузки, дейст­ вующие на болты, по характеру воздействия под­ разделяются на статические и динамические. Раз­ мер, направление и характер действующих нагру­ зок от оборудования на болты должны быть ука­ заны в задании на проектирование фундаментов под оборудование.

Расчетное сопротивление болтов усталостному разрушению при динамических нагрузках

(6'891

где R ba — расчетное сопротивление растяжению

фундаментных болтов; Р — коэффициент концент­ рации напряжений, учитывающий снижение пре­ дела выносливости резьбового участка стержня болта, Р = 3,6; р. — коэффициент, учитывающий масштабный фактор, принимаемый по табл. 6.10.

При ограниченном числе циклов нагружения менее 5 • 106) расчетное сопротивление болтов усталостному разрушению увеличивается умно­ жением на коэффициент а, значение которого

Т а б л и ц а 6.11. Коэффициент а, учитывающий число циклов нагружения (СНиП 2.09.03-85)

приведено в табл. 6.11. Глубина заделки болтов в фундаменты для шпилек из стали марки ВСтЗ и бетона фундамента класса В10 приведена в

но не менее 8d, а для болтов, устанавливаемых на готовых фундаментах в просверленные сква­ жины и в колодцах,

табл. 6.12; т1 — отношение расчетного сопротив­ ления растяжению бетона класса В10 по проч­

ности на сжатие к расчетному сопротивлению принятого класса; т2 — отношение расчетного сопротивления металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению стали марки ВСтЗкп2.

Подбор сечения болтов производится по проч­ ности из условия нераскрытая стыка в системе «фундамент — оборудование» и проверяется на выносливость усталостному разрушению.

Площади сечения болтов (по резьбе) по проч­ ности

S v -f> xF

(6.92)

Abn= Rha

где S 0 — усилие затяжки болта, определяемое по формуле (6.96); х — коэффициент, принимае­

Съемные болты с изолирующей трубой уста­ навливать без контроля затяжки не допускается.

При динамических нагрузках площадь сечения болтов, вычисленную по формулам (6.92) или (6.93), необходимо проверить на выносливость по формуле

Площадь сечения болтов для восприятия сдви­

Усилие затяжки фундаментных болтов Sv при вертикальных статических и динамических на-

грузках

где k — коэффициент стабильности затяжки, при­ нимаемый по табл. 6.12.

Усилие затяжки болтов «S&для восприятия го­ ризонтальных (сдвигающих) сил в плоскости стыка

где Q — расчетная сдвигающая нагрузка, дейст­ вующая в плоскости стыка «фундамент — обору­ дование»; G — собственный вес оборудования; ri — коэффициент трения, принимаемый равным

0,3 при бесподкладочном способе установки обо­ рудования и 0,2 — при других способах уста­ новки; п — количество болтов.

При совместном действии вертикальных и гори­ зонтальных (сдвигающих) сил усилие затяжки принимается по суммарному ее значению.

Расчетная площадь поперечных сечений бол­ тов в зависимости от их диаметра приведены в табл. 6.13.

При групповой установке болтов расчетная нагрузка F, приходящаяся на один болт, должна определяться для наиболее нагруженного болта по формуле

где G — собственный вес оборудования; М — расчетный опрокидывающий момент от оборудо­ вания; уг — расстояние от оси поворота до наибо­

при этом учитывают как растянутые, так и сжатые болты. Ось поворота оборудования допускается принимать проходящей через центр тяжести опорной поверхности оборудования.

Основные требования к установке фундамент­ ных болтов. Глухие болты с отгибами и анкер­ ными плитами, а также анкерную арматуру съем­ ных болтов устанавливают в фундамент до бето­ нирования на специальных кондукторах, строго фиксирующих и обеспечивающих проектное по­ ложение болтов и анкерной арматуры при бето­ нировании фундамента. В фундаментах под ос­ новное оборудование прокатных, трубных и

других цехов с большими размерами в плане, имеющих значительную глубину и размеры фун­ даментных болтов, кондукторные устройства рекомендуется осуществлять сборно-разборными стальными или железобетонными с учетом воз­ можного использования их для других фундамен­ тов. Кондукторные устройства разрабатываются в проекте производства работ с учетом способа укладки бетона.

Рис. 6.8. Установка гнутых болтов в фунда­ мент.

При расположении глухих болтов с отгибами у края фундамента отогнутый конец болта необ­ ходимо ориентировать в сторону массива, а при расположении в углах — по биссектрисе.

В местах, где нижние концы фундаментных бол­ тов могут попасть в пустоты фундамента (проемы, тоннели и т. д.), допускается применять изогну­ тые болты; при этом угол изгиба болтов к верти­ кали должен быть не более 45° (рис. 6.8).

Т а б л и ц а 6.14. Размеры шанцев для болтов

диаметром до 48 мм (Руководство по проектированию фундаментов оборудования

прокатных и трубных цехов / ЦНИИпромзданий.— М., 1973)

Для придания некоторой подвижности глухим болтам диаметром до 48 мм включительно в фун­ даментах вокруг верхней части болта устраивают круглые или квадратные шанцы (табл. 6.14). Глубина заделки болтов в этом случае назначает­ ся от низа шанцев не менее 25 диаметров болтов для болтов с отгибами и не менее 12 диаметров —

санкерными плитами.

Болты на эпоксидном клее, конические с це­

ментной зачеканкой, распорными цангами и втул­ ками, а также с распорным конусом устанавли­ вают в скважины, просверленные в бетоне или железобетоне механизированным инструментом. Если позволяют технологические условия, сква­ жины могут быть образованы после монтажа оборудования через отверстия в его опорных уз­ лах (плитовинах). Для выполнения скважин

иод конические болты с распорными цангами с жесткими допусками на диаметр отверстия приме­ няют станки алмазного сверления. Толщина клее­ вого слоя для болтов, закрепляемых эпоксидным

.клеем, 3...8 мм для болтов диаметром резьбы до М48 мм и от 5 до 15 мм для болтов диаметром резь­ бы свыше М48.

Болты в колодцах заливают бетоном на мелко­ зернистом заполнителе класса не ниже В15 по

фундамента е, приведены в табл. 6.12. Расстояние между болтами, а также от оси болтов до грани •фундамента допускается уменьшать на 2d при увеличении глубины заделки на 5d. Кроме того, расстояние от оси болта до грани фундамента до­ пускается уменьшить еще на один диаметр при наличии армирования вертикальной грани фунда­ мента в месте установки болта.

Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть меньше 100 мм для болтов диаметром до 30 мм и не меньше 150 мм для болтов диаметром более 30 мм.

Диаметры конструктивных болтов указывают в задании на проектирование фундаментов, при отсутствии указаний их назначают в соответствии с диаметром отверстий в опорных частях оборудо­ вания.

Фундаментные болты затягивают, контролируя

где S v — усилие затяжки, определяемое по фор­ муле (6.96); £ — коэффициент, учитывающий геометрические размеры резьбы, трение на конце гайки и в резьбе, принимаемый по табл. 6.15.

6.10.Машины

сдинамическими нагрузками

иоборудование, чувствительное

ксотрясениям

Общие сведения. Виброизоляция машин — од­ но из наиболее действенных средств борьбы с ко­ лебаниями конструкций зданий и сооружений, вызываемыми работой машины. Виброизоляция применяется либо для уменьшения динамических воздействий, передаваемых машиной на поддер­

живающие конструкции, либо для снижения уровня вибраций приборов и прецизионных ма­ шин, вызываемых колебаниями поддерживающих конструкций или основания. Виброизоляция сни­ жает уровень колебаний рабочих мест и, следова­ тельно, устраняет вредное влияние вибраций.

По назначению различают виброизоляцию: машин — источников вибрации, для снижения динамических усилий, передаваемых ими на под­ держивающие конструкции или основание, с це­ лью снижения неблагоприятного влияния колеба­ ний на строительные конструкции зданий, обслу­ живающий персонал и технологическое оборудо­ вание, чувствительное к вибрации (активная виб­

роизоляция); измерительных приборов, точных станков и

других аналогичных объектов для уменьшения их колебаний, вызванных вибрациями поддер­ живающих конструкций (пассивная виброизоля­ ция).

Виброизоляцию машин можно осуществить в вариантах:

Рис. 6.9. Варианты схемы виброизоляции машин:

а — опорный; 6 — подвесной с пружинами, рабо­ тающими на растяжение; в — с подвесными стержня­ ми и пружинами, работающими на растяжение; г —* подвесной с шарнирными стержнями; 1 — машина; 2 — постамент (фундаментный блок);1 3 — виброизо­

ляторы; 4 — подфундаментный короб (корыто).

опорном, когда виброизоляторы расположены непосредственно под корпусом изолируемой ма­ шины или под жестким постаментом (фундамент­ ным блоком), на котором укреплена сама машина (рис. 6.9, а);

подвесном, когда изолируемый объект подве­ шен на виброизоляторах, закрепленных выше подошвы постамента и работающих на сжатие (рис. 6.9, в) или растяжение (рис. 6.9, б).

Если в изолируемой машине преобладают гори­ зонтальные возмущающие силы, то в отдельных случаях (для низкочастотных машин) можно при­ менить схему, при которой машина подвешивает­ ся на тросах или стержнях с шарнирными при­ соединениями к несущим строительным конст­ рукциям (рис. 6.9, г).

Особенности устройства виброизоляторов. Виб­ роизоляторы выполняют в виде прокладок или опор из резины или специальных виброизоляционных материалов, из стальных пружин или комбинированными.

Прокладки или опоры из резины или специаль­ ных материалов применяют в качестве виброизо­

ляторов для установки приборов и станков, чувст­ вительных к сотрясениям, и под высокочастотные легкие машины (вентиляторы, электромашины и некоторые виды неуравновешенных станков).

Пружинные виброизоляторы используют толь­ ко для сравнительно хорошо уравновешенных машин с вращающимися роторами или соединен­ ных с внешними коммуникациями такими связя­ ми, которые способны обеспечить достаточное за­ тухание колебаний системы при прохождении через резонанс во время пусков и остановок, не получая при этом повреждений.

Каталоги резиновых и пружинных виброизоля­ торов разработаны институтом ЦНИИпромзданий в сериях 3.001-1, вып. 2 и 3.001-2 вып. 1 и 2.

Комбинированные виброизоляторы, состоящие из стальных пружин и резиновых элементов, применяют в тех случаях, когда одни стальные пружины не могут обеспечить достаточного зату­ хания колебаний. Их используют при установке наиболее неуравновешенных машин периодиче­ ского действия и кузнечных молотов. Размещают группами в виде кустов из стальных пружин и резиновых элементов или рассредоточенно. Соеди­ нение их может быть параллельным и последова­ тельным; параллельное предпочтительнее по кон­ структивным соображениям, а также для повыше­ ния устойчивости комбинированных виброизоля­ торов и снижения нагрузки, воспринимаемой резиновыми виброизоляторами.

В процессе монтажа комбинированных вибро­ изоляторов с параллельным соединением сталь­ ных пружин и резиновых элементов нередко вес изолируемой установки полностью передается на стальные пружины; после окончания монтажа происходит некоторая разгрузка пружин с вклю­ чением в работу резиновых элементов. В связи с этим стальные пружины проверяют на проч­ ность с учетом передачи на них веса всей уста­ новки.

Виброизоляция машин с периодической возму­ щающей нагрузкой. Для проектирования вибро­ изоляции машины с периодической возмущающей нагрузкой необходимы:

чертежи машины с указанием расположения анкерных болтов и ее габаритов;

вес машины и положение ее центра тяжести; моменты инерции изолируемой машины отно­

сительно ее главных центральных осей; число оборотов в минуту при эксплуатационном

режиме; при переменном режиме работы — сведения о

минимальном и максимальном числе оборотов вра­ щающихся частей машины или числе циклов в минуту возвратно-поступательно движущихся деталей;

скорость нарастания числа оборотов машины при пуске и их убывании при остановке;

размеры, направления и координаты точек при­ ложения возмущающих сил машины и сведения о возмущающих моментах;

характеристика различных подводок с указа­ нием мест их присоединения к машине;

чертежи строительной конструкции, поддержи­ вающей машину, и ее характеристику;

требования, предъявляемые к виброизоляции (допускаемые амплитуды колебаний изолируемой машины и поддерживающей конструкции — грун­ та);

физико-механические характеристики мате­ риалов, применяемых для изготовления демпфи­ рующих элементов виброизоляции;

сведения о возможности воздействия на вибро­ изоляторы различных агрессивных веществ;

данные о жесткостных характеристиках виброизолируемой машины.

При виброизоляции машины с фундаментом, заглубленным в грунт, необходимо устройство ограждающего короба, внутри которого разме­ щаются фундаментный блок и виброизоляторы (см. рис. 6.9, б, в).

При выборе конструктивной формы фунда­ ментного блока (постамента) стремятся к уменьшению расстояния между центром тяжести всей установки и линией действия возмущающей силы, что способствует снижению амплитуды вращательных колебаний установки. Уменьшение амплитуды вращательных колебаний изолируе­ мой установки может быть достигнуто также уве­ личением ее момента инерции относительно оси вращения.

Расчет виброизоляции машин с периодической возмущающей нагрузкой состоит из следующих этапов:

подбор основных параметров виброизоляции; определение характерных размеров упругих

элементов; выбор расположения виброизоляторов;

проверка выполнения условий, наложенных на частоты собственных колебаний изолируемой установки;

проверка выполнения требований, которым должны удовлетворять амплитуды вынужденных колебаний изолируемой установки;

определение амплитуд возмущающих сил, пе­ редающихся на поддерживающую конструкцию.

Виброизоляторы устанавливают так, чтобы были удобны их монтаж, замена, а также воз­ можность наблюдения за их состоянием в процес­ се эксплуатации; для этого предусматривают за­ зоры или проходы, обеспечивающие доступ ко всем виброизоляторам.

Виброизоляторы располагают в плане таким образом, чтобы их центр жесткости находился на одной вертикали с центром тяжести установки;

вэтом случае статическая осадка всех виброизо­ ляторов одинакова. Это условие выполняется при симметричном расположении в плане одина­ ковых виброизоляторов относительно центра тя­ жести установки. Необходимо стремиться к уменьшению расстояния по высоте между центром жесткости виброизоляторов и центром тяжести установки; при совпадении их поступательные и вращательные колебания виброизолированной установки становятся независимыми.

При применении комбинированных виброизо­ ляторов необходимо, кроме того, выполнение условия, чтобы центры жесткости стальных пру­ жин и резиновых элементов находились на одной вертикали; это относится к каждому отдельному кустовому виброизолятору.

При проектировании виброизоляции учиты­ вают, что расположение виброизоляторов влияет на частоты собственных вращательных колебаний изолируемой машины; удаление виброизоляторов

влюбом направлении от центра тяжести изоли­ руемой установки повышает, а приближение их

кцентру тяжести понижает эти частоты.

ISi