8.2. Увеличение массы и жесткости фундаментов при их усилении (ч. 3)
Усиление фундаментов под машины с динамическими нагрузками выполняется по проекту, в основу которого положен динамический расчет фундамента. Этот расчет в соответствии с работой [99] для данного типа машины производят с учетом фактических динамических нагрузок, действующих на фундамент, и экспериментально определенных значений упругих и демпфирующих характеристик грунтового основания. Высказанные общие соображения по усилению фундаментов машин путем увеличения их массы или жесткости, а также жесткости грунтового основания, проиллюстрируем конкретными примерами из практики. Основными причинами деформаций фундаментов под стержневые и шаровые мельницы на горнообогатительных комбинатах (ГОК), вызывавшими необходимость их усиления, в большинстве случаев являлись недостаточная масса фундаментов или отдельных их частей, недостаточная жесткость элементов фундамента в горизонтальном направлении, а также некачественное выполнение строительных работ при возведении фундамента.
При пробном пуске стержневой мельницы МСЦ 32×45, установленной в главном корпусе обогатительной фабрики ГОКа на Урале выявились значительные колебания ее фундамента. Массивный стенчатый фундамент мельницы (рис. 8.4) выполнен монолитным железобетонным и состоит из нижней плиты и трех пилонов под подшипники мельницы и электродвигатель. Подошва нижней плиты фундамента находится на отметке минус 8,6 м, отметка верха пилонов на отметке 5,9 м.
Основанием фундамента являлись лессовидные непросадочные суглинки твердой консистенции с модулем деформации 13 МПа. Расчетное давление под подошвой фундамента принято при проектировании равным 0,18 МПа.
Для того чтобы установить, представляют ли колебания фундамента мельницы, наблюдавшиеся при ее опробовании, опасность для работы машины и фундамента, были проведены измерения колебаний в точках, указанных на рис. 8.4. Результаты измерений (табл. 8.1) выявили наличие повышенных вибраций опорных пилонов под коренные подшипники мельницы и электродвигатель. Амплитуды колебаний опор в горизонтальном направлении, перпендикулярном оси барабана мельницы, превосходили допускаемые по СНиП [99] значения в 3,5—8 раз. Это нарушало нормальную работу мельницы, оказывало вредное воздействие на обслуживающий персонал и могло привести к разрушению фундамента.
Экспериментально определенная частота свободных колебаний фундамента составляет 6,6 Гц, а частота возмущающей силы — 6,2 Гц. Такое близкое совпадение свободных и вынужденных частот привело к возникновению биений и значительному росту амплитуд колебаний фундамента, что и явилось причиной повышенных вибраций.
Усиление фундамента, выполненное по проекту Уральского ПромстройНИИпроекта, заключалось в увеличении площади его подошвы и усилении пилонов железобетонной обоймой (рис. 8.5). При этом расход железобетона на фундамент потребовалось увеличить в 2,5 раза.
Колебания усиленного фундамента, как следует из табл. 8.1, существенно уменьшились и не превышали допускаемого значения. Следует отметить, что значительное уширение площади подошвы фундамента вследствие устройства обоймы способствовало повышению жесткости основания, что также положительно сказалось на уменьшении колебаний.
Таблица 8.1. Амплитуды колебаний фундамента стержневой мельницы
| Точки измерений | Направление колебаний | Амплитуда колебаний фундамента, мм | |
| до усиления | после усиления | ||
| 1 | Горизонтальные, перпендикулярно оси барабана мельницы | 1,352 | 0,232 |
| Горизонтальные, параллельно оси барабана мельницы | 0,154 | 0,084 | |
| 2 | Горизонтальные, перпендикулярно оси барабана мельницы | 2,421 | 0,253 |
| Горизонтальные, параллельно оси барабана мельницы | 0,163 | 0,096 | |
| 3 | Вертикальные | 0,112 | 0,051 |
| Горизонтальные, перпендикулярно, оси барабана мельницы | 1,051 | 0,103 | |
| Горизонтальные, параллельно оси барабана мельницы | 0,136 | 0,030 | |
Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов
Источник
Фундаменты мельничных установок
7.8.1 Требования настоящего раздела распространяются на проектирование фундаментов мельничных установок с коротким барабаном (стержневых, шаровых, рудно-галечных и др.) и трубчатых (при отношении длины барабана к диаметру более трех).
7.8.2 В состав исходных данных для проектирования фундаментов мельничных установок, кроме материалов, указанных в подразделе 5.1, должны входить:
моменты инерции масс барабана и ротора электродвигателя, крутильная жесткость вала и передаточное число зубчатой передачи;
расстояние от оси вращения барабанов мельничных установок до верхней грани фундамента;
полная масса корпуса мельничных установок, масса заполнения.
7.8.3 Фундаменты мельничных установок следует проектировать, как правило, монолитными или сборно-монолитными.
7.8.4 Фундаменты трубчатых мельниц следует проектировать, как правило, в виде ряда поперечных (по отношению к оси мельницы) П-образных рам, опирающихся на отдельные железобетонные плиты, а мельниц с коротким барабаном — в виде общих массивных плит с поперечными стенами или рамами для опирания частей машины.
Для уменьшения уровня вибраций следует объединять поверху рамные фундаменты под отдельные мельницы общей железобетонной плитой.
1 Допускается проектировать отдельные опоры трубчатых мельниц в виде поперечных стен на отдельных плитах.
2 При скальных и крупнообломочных грунтах допускается опирать стены, поддерживающие части мельниц с коротким барабаном, на отдельные плиты.
3 Установка двигателя, редуктора и одной из опор мельницы на разных фундаментах, не связанных жестко между собой, не допускается.
7.8.5 Расчет колебаний фундаментов мельничных установок следует производить на действие случайной динамической нагрузки, вызываемой движением заполнителя в барабане.
7.8.6 Амплитуды горизонтальных колебаний верхней грани массивных, стенчатых и рамных фундаментов мельничных установок от действия случайной динамической нагрузки следует определять по формулам подраздела 6.4.
7.8.7 Собственная угловая частота колебаний фундаментов мельниц должна отличаться не менее чем на 25 от % собственной угловой частоты λsh крутильных колебаний вала электродвигателя, определяемой по формуле
(122)
где θ1 — момент инерции массы барабана с загрузкой относительно его оси вращения, т×м 2 ;
θ2 — момент инерции массы ротора электродвигателя относительно его оси вращения, т×м 2 ;
К — крутильная жесткость вала, соединяющего ротор двигателя с приводной шестерней, кН×м/рад;
i — передаточное число зубчатой пары (шестерни и зубчатого венца барабана).
7.8.8 Расчет прочности элементов конструкций фундаментов мельниц надлежит производить с учетом действия следующих нагрузок:
расчетного значения веса элементов конструкций и частей мельницы с учетом веса заполнения;
горизонтальной составляющей расчетной динамической нагрузки Fd, кН, приложенной к данной опоре и определяемой по формуле (2), в которой значения коэффициентов надежности по нагрузке и динамичности следует принимать в соответствии с таблицей 3, а величину Fn — равной: для трубчатых мельниц 0,2Gm;для мельниц с коротким барабаном 0,1Gm, где Gm — часть нормативного значения веса мельницы (без мелющих тел и заполнения), приходящаяся на данную опору, кН.
Дата добавления: 2015-09-11 ; просмотров: 1480 ;
Источник
Фундаменты вспомогательного оборудования электростанции
Конструкции фундаментов под вспомогательное оборудование зависят от назначения и мощности агрегатов, а также места их установки — на грунте или на перекрытии. В машинном отделении при наличии подвала оборудование устанавливается на перекрытии подвала на отметке 0,0 м или на днище подвала. Оборудование в бункерном, котельном, дымососном отделениях, на площадке золоуловителей, а также в машинном отделении при отсутствии в нем подвала устанавливается на фундаментах, заглубленных до общей отметки заложения фундаментов под здание.
Фундаменты под мощные электро- и турбонасосы выполняются в виде железобетонной рамной конструкции с верхней и нижней плитами, подобной фундаментам под турбоагрегат.
Фундаменты под насосы, вентиляторы и дымососы имеют, как правило, воздушные каналы для охлаждения электродвигателя, каналы для подвода трубопроводов к насосам, а также колодцы для фундаментных болтов агрегата. В связи со сложной конфигурацией верхняя часть фундамента обычно выполняется из монолитного железобетона. Нижняя же часть фундаментов, которая передает нагрузку на основание, проектируется из монолитного бетона или бетонных блоков.
Фундаменты под шаровые мельницы расположены обычно в бункерном отделении и выполняются из монолитного железобетона. При монолитных фундаментах под здание целесообразно в пределах бункерного отделения выполнять плитный фундамент под колонны здания и использовать его для установки шаровых мельниц. В этом случае фундамент мельницы выполняется в виде отдельных железобетонных опор под ее подшипники, редуктор и электродвигатель. Эти опоры при помощи выпусков связываются с плитным фундаментом здания.
При сборных или монолитных ленточных фундаментах под здание верхняя часть фундамента под шаровую мельницу выполняется в виде железобетонного массива, а нижняя — в виде подбетонки из тощего бетона.
Фундаменты под мелкое оборудование, например насосы с электродвигателями мощностью до 100 кВт, проектируются в виде сборного бетонного блока, заложенного на глубину 1 м. Крепление оборудования выполняется к металлической раме, закладываемой при бетонировании фундамента. Такие рамы должны быть строго выверены и прочно закреплены для предотвращения возможного сдвига при их установке и бетонировании. Армирование фундаментов выполняется по контуру массива противоусадочиой арматурой 10—12 мм. В отдельных случаях при наличии консолей и тонких стенок армирование назначается по расчету.
В рассмотренных выше конструкциях фундаментов достаточно сложной конфигурации в значительной степени преобладает монолитный железобетон.
Для повышения сборности всего подземного хозяйства, в частности фундаментов под вспомогательное оборудование, разработаны конструкции фундаментов в сборном железобетоне. При этом приходится учитывать, что небольшое число однотипных фундаментов в пределах главного корпуса делает изготовление их на заводах мало рациональным. Поэтому представляется целесообразным сборные фундаменты вспомогательного оборудования для большого числа разнообразных машин выполнять из однотипных элементов. Для этого могут быть использованы элементы фундаментов под турбоагрегаты, представляющие собой изделия с прямоугольными или тавровыми сечениями унифицированных размеров.
Представляется возможным изготовлять эти элементы произвольной длины, используя опалубочные формы, применяемые для фундаментов турбоагрегатов. Учитывая малые усилия в фундаментах под вспомогательное оборудование, армирование железобетонных элементов выполняется конструктивным с содержанием арматуры 30—50 кг/м 3 .
Для обеспечения совместной работы элементов фундамента предусмотрены армированные монолитные диафрагмы, в которые заводятся выпуски из торцов сборных элементов. Так, например, сборный фундамент под дутьевой вентилятор (рис. 4.17) выполняется из трех типоразмеров сборных элементов таврового сечения. Элементы имеют ширину по тавру 2000 мм, высоту 1800 и 1000 мм, длину 3000 и 2000 мм. Масса элементов — от 7 до 16,5 т. Сборные элементы устанавливаются на песчаную подготовку. Швы между ними заполняются цементным раствором марки 50. Для обеспечения контакта по всей площади опирания все элементы устанавливаются на песчаную подготовку с вибропригрузкой. Опорная рама под вентилятор прикрепляется на сварке к закладным деталям сборных элементов и заливается бетоном. Для рихтовки опорной рамы между рамой и закладными деталями устанавливаются специальные прокладки. Приямок для улитки вентилятора выполняется из монолитного железобетона. Общий расход бетона (без заливки рамы и приямка) составляет 26,6 м 3 , из них на сборные элементы 20,4 м 3 , или 77%.
Устройство в машинном отделении подвала позволяет в большинстве случаев отказаться от массивных фундаментов под вспомогательное оборудование. Установка оборудования производится в этом случае на металлических рамах, закрепленных на перекрытии подвала. Роль массы фундамента, воспринимающей и гасящей динамические нагрузки при работе оборудования, выполняет само перекрытие. Например, конденсатный насос устанавливается на металлическую раму, которая закрепляется на перекрытии с помощью анкерных болтов. После выверки рама заливается бетоном (рис. 4.18).
Фундаменты под подогреватели высокого давления, несущие большую нагрузку и требующие больших отверстий в перекрытиях, выполняются в виде металлических рам, опирающихся непосредственно на стойки подвала. При наличии подвала фундаменты под оборудование, не требующее подвода коммуникаций снизу, могут сооружаться в виде сборного бетонного массива и устанавливаться на днище подвала.
Источник
8.2. Увеличение массы и жесткости фундаментов при их усилении (ч. 4)
Интересным является случай усиления фундамента шаровой мельницы МШЦ 32×45. Конструкция массивного стенчатого железобетонного фундамента аналогична приведенной на рис. 8.4. Опоры коренных подшипников и электродвигателя выполнены в виде пилонов, заделанных в нижнюю плиту. Отметка подошвы фундамента — минус 6 м, верха пилонов — плюс 3,3 м. Основанием являлись суглинки с расчетным давлением 0,25 МПа. Фундамент испытывал значительную вибрацию, амплитуды колебаний верхнего обреза опор в горизонтальном и вертикальном направлениях составляли 0,5—0,6 мм, превышая допустимые. Опоры под коренные подшипники мельницы имели трещины с шириной раскрытия до 3 мм, при этом существенно была нарушена целостность верхней части опоры и загрузочного устройства.
Динамический расчет фундамента показал недостаточную массу его для гашения колебаний при действующих динамических нагрузках. Измерение колебаний выявило криволинейный характер эпюр динамических перемещений опор по высоте, что указывало на их недостаточную жесткость в горизонтальном направлении. Для увеличения массы фундамента и повышения жесткости опорных пилонов были выполнены железобетонные обоймы по их периметру на всю высоту толщиной 300 мм; верхние части опор вместе с обоймами были дополнительно связаны горизонтальной железобетонной плитой толщиной 500 мм. После усиления фундамента, ставшего коробчатой конструкцией, амплитуда колебаний верхнего обреза его уменьшилась в 2 раза, при этом образования трешин не отмечалось.
Рассмотрим еще случай усиления массивного монолитного фундамента бесподвального типа под шаровую мельницу МШР 32×31 на одной из дробильно-обогатительных фабрик на Урале. Основанием фундамента по проекту должны были служить элювиальные суглинки твердой консистенции. Однако при производстве работ под частью фундамента был допущен значительный перебор грунта (на 1,5—2 м ниже отметки подошвы фундамента). Этот дефект производства работ был устранен насыпкой мелкозернистого песка с послойным уплотнением.
Спустя несколько лет после начала эксплуатации мельницы появились большие колебания ее фундамента с амплитудами, значительно превышающими допустимые. Эти колебания, мешая нормальной эксплуатации мельницы, вызвали, кроме того, недопустимые вибрации несущих и ограждающих конструкций здания фабрики, а также повышение общего вибрационного фона промышленного участка, оказывая вредное воздействие на обслуживающий персонал. Обследование фундамента мельницы показало, что произошло оседание грунта под одним из его торцов, захватившее более четверти площади подошвы фундамента. Одновременно было установлено, что за время эксплуатации произошел подъем уровня грунтовых вод, которые в момент обследования фундамента находились на уровне его подошвы. Сопоставление плотности песчаного грунта подсыпки D его максимальной структурной плотностью D0 позволило считать, что оседание песчаного грунта под фундаментом мельницы вызвано дополнительным уплотнением водонасыщенного песка под воздействием вибраций фундамента.
Усиление фундамента было выполнено путем устройства по его периметру железобетонной обоймы, опирающейся на буронабивные сваи диаметром 500 мм и длиной 3 м, которые передавали нагрузку от фундамента на элювиальный грунт ненарушенной структуры. Амплитуды колебаний усиленного фундамента и вибрации строительных конструкций здания уменьшились до допускаемых нормативными документами пределов.
При значительных деформациях фундаментов большого размера и сложной конфигурации, таких, например, как фундаменты дробильного оборудования при каскадной технологической схеме или фундаменты подвального типа под мощные машины с вращающимися частями, применять для восстановления их целостности только обойму недостаточно. Здесь требуется осуществлять комплекс восстановительных мероприятий.
Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов
Источник