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: 1483 ;
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
1.3 Требования к фундаменту и нормы установки
Мельницы, как и другое технологическое оборудования обычно устанавливают на фундаменты, способные воспринимать вес оборудования, а так же равномерно распределять неизбежно возникающие, в ходе эксплуатации, колебания. Фундамент, на который мельница передает значительные статические и динамические нагрузки, должен удовлетворять следующим основным требованиям. Прежде всего, фундамент должен быть прочным. При этом должны учитываться как статические, так и динамические нагрузки, воспринимаемые фундаментом. Во-вторых, фундамент должен быть устойчивым (также с учетом статических и динамических нагрузок). В-третьих, осадка фундамента должна быть равномерной и не выходить из допустимого предела. В-четвертых, сотрясения и вибрации фундамента при работе машины не должны превышать допускаемых величин. В противном случае нормальная работа машины будет нарушена. Кроме того, необходимо принять меры защиты от передачи вибраций как на соседние установки, так и на стены самого здания. И, наконец, конструкция и размеры фундамента должны удовлетворять условиям экономичности.
Прочность, устойчивость, равномерная осадка и допустимая величина вибраций обеспечиваются при расчете фундаментов.
Важное значение для обеспечения прочности имеет качество материалов, применяемых для устройства фундаментов, а также меры, предупреждающие разрушительное действие грунтовых вод.
К числу таких мер относятся изоляция фундаментов посредством промазки их поверхностей битумом и устройство прослойки из пластичной глины толщиной 15—20 см. Кладка из силикатного кирпича при устройстве временных фундаментов под машины изолируется от грунта независимо от наличия грунтовых вод.
Для равномерной осадки фундамента необходимо, чтобы центр тяжести аппарата, общий центр тяжести фундамента и центр тяжести его подошвы располагались по одной вертикали. Допустимый: эксцентриситет составляет 3—5% от размера соответствующей стороны подошвы фундамента. Для обеспечения допустимой величины осадки фундамента должно производиться исследование грунта на глубину не менее двойного размера ширины фундаментной подошвы. Когда габариты помещения и расположение оборудования не позволяют установить фундамент требуемого по расчету размера, приходится прибегать к укреплению основания под фундамент применением песчаной постели или забивных свай.
Для того чтобы сотрясения и вибрации фундамента работающей машины не влияли на соседние установки, принимают следующие меры защиты:
а) под подошву и с боковых сторон фундамента укладывают упругие вибропрокладки с высокой поглощательной способностью
б) между машиной и ее фундаментом помещают рессоры, пружины и другие упругие элементы.
Вибропрокладки должны обладать запасом прочности и упругости, полностью выдерживать статические и динамические на грузки и после снятия нагрузки — восстанавливать свои прежние размеры и форму.
Вибропрокладки делятся на три группы в зависимости от допускаемых напряжений:
а) мощные, выдерживающие давления более 3 кг/см 2 ;
б) средние, выдерживающие давления от 1 до 3 кг/см 2 ;
в) слабые, допускающие давления не свыше 1 кг/см 2 .
Следует учитывать, что глубина заложения фундамента не влияет на передачу вибраций стенам здания.
Очертания фундамента в плане должны иметь наименьшее число углов. Глубина заложения фундамента в естественном грунте должна быть не менее глубины промерзания последнего.
Мельница должна быть установлена на фундаменте без перекосов с обязательной выверкой по уровню.
Ввиду того, что верхнюю плоскость фундамента практически очень трудно выполнить совершенно плоской и горизонтальной машину устанавливают не прямо на фундамент, а на специальные подкладки.
Источник