Фундаменты под оборудование при реконструкции

Содержание

Рекомендации Рекомендации по проектированию фундаментов под технологическое оборудование, возводимых в условиях реконструкции
РЕКОМЕНДАЦИИ по проектированию фундаментов
под технологическое оборудование,
возводимых в условиях реконструкции
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ
3. УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

РЕКОМЕНДАЦИИ
по проектированию фундаментов

под технологическое оборудование,

возводимых в условиях реконструкции

Москва Стройиздат 1989

Рекомендованы к изданию решением научно-технического совета Харьковского Промстройниипроекта Госстроя СССР.

Приведены требования к проектированию фундаментов. Даны общие указания по расчету оснований и фундаментов, а также технико-экономическая оценка вариантов реконструкции фундаментов.

Для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций.

Разработаны Харьковским Промстройниипроектом Госстроя СССР (кандидаты технических наук А.М. Гельфандбейн, Л.А. Гелис, Ю.Д. Кузнецов, Г.С. Лекумович, И.Я. Лучковский, Э.Ю. Малый, О.А. Петров, Н.П. Рунцо, В.Б. Тойбис, С.Л. Фомин, И.Г. Черкасский, В.Л. Чернявский, Л.А. Шелест; инженеры А.И. Гапич. С.Д. Дождева, Л.Ф. Зацаринная, Я.В. Иосилевич, Г.В. Казакова, А.В. Колесник, Е.Г. Лобасенко, В.Н. Медведский, Л.Г. Молчанов, А.В. Палей, А.Д. Саратов, И.А. Плахотникова) при участии НИИЖБа Госстроя СССР (кандидаты техн. наук М.И. Брайловский, Л.Р. Спивак), Гипромеза (инж. Е.Н. Булгаков), Ленинградского Промстройпроекта (кандидаты техн. наук. В.М. Пятецкий, А. Л. Мац), Приднепровского Промстройпроекта (инженеры Л. X. Каботянская, Е.Г. Лещавер), Гипростали (инженеры С.И. Пеняков, М.С. Бакал), Гипротракторосельхозмаша (инж. А.Я. Спивак), Сибирского Промстройпроекта (инж. О.А. Ким), Укргипромеза (инж. В.Г. Бассель), Ленинградского Гипромеза (инженеры А.А- Капленков, Ю.М. Лаевский), Донецкого Промстройниипроекта (канд. техн. наук С.Л. Хомутченко, инж. А.П. Подымов), Промстройпроекта (инж. В.А. Бунин), Укргипромаша (инж. В.А. Чумак).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование фундаментов под технологическое оборудование и заглубленных помещений в условиях реконструкции при нормальном температурном режиме, а также при воздействии повышенных и высоких температур.

1.2. Проект реконструкции фундаментов и заглубленных помещений должен разрабатываться на основании следующих материалов:

— строительного задания на проектирование;

— материалов инженерно-геологических изысканий;

— технических условий на проектирование.

1.3. Задание на проектирование фундаментов под оборудование в дополнение к общим данным по оборудованию, предусмотренным инструкцией о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений и требований СНиП II-19-79 должно содержать:

— нагрузки на существующий фундамент;

— срок эксплуатации существующего фундамента;

— чертежи существующих фундаментов и примыкающего подземного хозяйства;

— сведения о ремонтах фундаментов с чертежами усиления и изменения первоначальной конструкции;

— сведения о возможном расширении и прогноз развития располагаемого в цехе производства;

— температурный режим эксплуатации существующего фундамента.

1.4. Вместе с заданием на проектирование реконструируемого сооружения, заказчик передает проектной организации заключение о результатах обследования состояния фундаментов и подземных помещений и условия производства работ, а также материалы по прогнозированию температур нагрева фундамента с учетом зон разрушения бетона, вызванного высокотемпературным воздействием.

Заключение должно содержать следующие характеристики существующего сооружения: классы и марки бетона, замасленность бетона, класс арматуры, степень коррозии арматуры, бетона и анкерных болтов, а в необходимых случаях собственные частоты колебаний фундамента и отдельных его частей.

Условия должны содержать следующие материалы:

— данные о продолжительности временной остановки производства на период выполнения строительных и монтажных работ;

— сведения о последовательности разборки и переносе действующих инженерных сетей, местах и условиях подключения временных инженерных сетей и коммуникаций;

— перечень подъемно-транспортных средств, предоставляемых подрядной строительной и монтажной организациям;

— перечень зданий, сооружений и помещений, которые могут быть использованы в период строительства;

— данные о режиме выполнения строительных и монтажных работ на действующих производствах (количество смен, сроки и продолжительность остановки работ производства);

— сведения об условиях организации доставки строительных грузов и перемещения строительных механизмов, об условиях организации комплектной доставки сложного технологического оборудования разовых (единичных) заказов;

— места складирования строительных материалов и конструкций;

— условия размещения временных инвентарных зданий на период строительства.

1.5. Материалы инженерно-геологических изысканий в дополнение к требованиям СНиП 1.02.07-87 должны содержать данные о физических, деформационных и прочностных характеристиках грунтового основания реконструируемого фундамента. При воздействии технологических температур на грунт основания необходимо дополнительно провести испытания прочностных и деформационных характеристик грунтов в диапазоне температур 20-100°С и влажности 0-30%.

1.6. Фундаменты под оборудование для условий реконструкции следует проектировать бетонными и железобетонными монолитными и сборно-монолитными, а при соответствующем обосновании — сборными. Выбор типа фундамента, класса бетона и арматуры производится в соответствии с требованиями СНиП II-19-79.

1.7. Классы вновь укладываемого бетона по прочности на сжатие и растяжение, а также марки по морозостойкости и жаростойкости должны быть не ниже классов и марок бетона существующей конструкции.

1.8. Фундаменты, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных температур (от 50 до 200°С), следует проектировать из обычного бетона по ГОСТ 25192-82.

Фундаменты, которые при эксплуатации подвергаются постоянному воздействию температур до 300°С (температурный режим, при котором в процессе эксплуатации колебания температуры не превышают 30% расчетной величины), допускается проектировать из обычного бетона.

Фундаменты, предназначенные для работ в условиях воздействия высоких температур (выше 200°С), должны предусматриваться из жаростойкого бетона по ГОСТ 20910-82*. Дополнительно необходимо учитывать требования к исходным материалам для приготовления жаростойких бетонов, подбору состава бетона, технологии приготовления и особенности производства работ по СНиП 3.09.01-85. Классы и марки бетона назначаются в соответствии со СНиП 2.03.04-84.

1.9. Арматура и прокатная сталь для фундаментов, работающих при воздействии повышенной и высокой температур, назначаются по СНиП 2.03.01-84 с учетом предельно допустимой температуры по СНиП 2.03.04-84.

1.10. При реконструкции фундаментов, пропитываемых в процессе эксплуатации маслами, эмульсиями и т.п., для обеспечения сцепления старого бетона с новым производят подготовку замасленного бетона, которая включает традиционную механическую обработку поверхности контакта металлическими щетками, зубилом и бучардой, а также комплексный химико-термический способ обезмасливания. Данный способ включает в себя: очистку поверхности бетона от масла с применением водных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) (например, ОП-7, ОП-10); кратковременный нагрев поверхности инфракрасными излучателями со скоростью 20-30°С/мин до температуры 300°С; очистку поверхности с применением органического растворителя (например, трихлорэтан, перхлорэтилен); сушку и увлажнение чистой подои. Перед укладкой нового бетона поверхность старого смазывают кистью цементно-водной суспензией консистенции жидкой сметаны.

Вид химических веществ, режим и последовательность обработки комплексным способом выбирают в зависимости от требуемой по расчету величины прочности сцепления старого и нового бетона.

1.11. Для ускорения твердения вновь укладываемых бетонов рекомендуется использование добавок — ускорителей твердения, вводимых в бетонную смесь с водой затворения. При этом необходимо соблюдение условий «Руководства по применению химических добавок в бетоне» (М.: Стройиздат, 1981). В этих случаях, когда объем бетонирования не превышает 1 м 3 в одном месте, в качестве интенсифицирующего твердение бетона воздействия целесообразно применять «мягкие режимы» электропрогрева при температуре изотермического выдерживания не более 60 °С. Параметры электропрогрева выбирают согласно указаниям «Руководства по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера» (М.: Стройиздат. 1982).

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ

2.1. Фундаменты под оборудование должны удовлетворять общим требованиям, изложенным в СНиП II-19-79, требованиям санитарных норм предельно допустимых вибраций для обслуживающего персонала, а также дополнительным требованиям, связанным со спецификой реконструкции.

2.2. Фундаменты под оборудование и заглубленные помещения в целом и их отдельные элементы должны удовлетворять условиям прочности, жесткости и устойчивости на всех этапах возведения и эксплуатации, а также не оказывать вредного влияния на соседние существующие конструкции.

2.3. Ввиду того, что строительство фундаментов при реконструкции связано со способом возведения, влияющим на прочность и устойчивость самого фундамента и примыкающих к нему существующих конструкций, в проектах должны быть приведены указания об этапах и порядке возведения. При этом в проекте должны быть оговорены конструкции, выполняемые:

— в доостановочный период;

— в период остановки производства;

— после выпуска производства.

2.4. Конструктивные решения, закладываемые в проект, должны предусматривать;

— проведение работ индустриальными методами;

— максимальную сборность применяемых конструкций;

— укрупненную сборку конструкций перед монтажом;

— снижение трудоемкости работ;

— применение стыковых соединений монтажных элементов с минимальным использованием «мокрых» процессов, препятствующих немедленному восприятию нагрузок от строительных конструкций и оборудования;

— мероприятия по ускорению процесса схватывания бетона в стыках (применение специальных добавок).

2.5. При реконструкции существующих фундаментов следует применять болты, устанавливаемые в просверленные скважины в готовых фундаментах с креплением их на виброзачеканке или эпоксидном клее.

2.6. Объем разрушаемого бетона существующего фундамента назначается в зависимости от заданной конфигурации фундамента, его прочности и технологии проведения работ.

2.7. При реконструкции фундаментов под оборудование необходимо следующее:

— поверхность старого бетона должна быть тщательно очищена от грязи и цементной пленки с промывкой водой;

— при отсутствии промасленного бетона в зоне контакта старого бетона с вновь укладываемым рекомендуется применение клеевых составов на контакте;

— при наличии промасленного бетона в зоне контакта старого бетона с вновь укладываемым проводится обработка зоны контакта в соответствии с указаниями п.1.10. настоящих Рекомендаций;

— установка поперечной арматуры в просверленные глухие отверстия в старом бетоне с последующей виброзачеканкой или закреплением ее на эпоксидном клее, при этом минимальный процент поперечного армирования принимается равным 0,15;

— при реконструкции фундаментов, подверженных динамическим нагрузкам, минимальный процент поперечного армирования принимается равным ( R_bt/ R_s) 100%, где R_bt— расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, R_s — расчетное сопротивление арматуры растяжению.

2.8. При реконструкции фундаментов тепловых агрегатов с целью уменьшения усилий, вызванных воздействием температуры, следует предусматривать швы скольжения между старым и новым бетоном.

2.9. При проектировании свайных конструкций следует применять буронабивные, залавливаемые сваи и сваи, погружаемые в лидерные скважины.

2.10. Применение сборной железобетонной и металлической не извлекаемой опалубки, жестких металлических блоков должно быть экономически обосновано с учетом сокращения потерь действующего производства за счет сокращения срока реконструкции.

2.11. Снижение уровня колебаний реконструируемых фундаментов достигается проведением следующих конструктивных решений:

— изменение геометрической схемы фундамента путем установки распорок и диафрагм;

— увеличение размеров подошвы фундамента;

— усиление фундамента свайным ростверком;

— изменение массы элементов фундаментов в случае отстройки от резонанса;

2.12. При размещении в процессе реконструкции теплового агрегата вблизи существующих фундаментов следует при необходимости предусматривать их тепловую защиту.

3. УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

3.1. В настоящем разделе содержатся только указания по расчету оснований, фундаментов под оборудование и заглубленных помещений. Эти указания являются дополнительными к общепринятым требованиям по расчету зданий и сооружений, фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также по расчету элементов бетонных и железобетонных конструкций, регламентируемым соответствующими главами СНиП.

3.2. Среднее давление на основание фундамента р должно удовлетворять условию

(1)

где и -коэффициенты условий работы, равные соответственно то и mi по п.1.36. СНиП II-19-79; — расчетное сопротивление грунта с учетом зоны упрочнения основания, определяемое по формуле

(2)

где R — расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83.

Величина коэффициента принимается в зависимости от отношения p/ R до реконструкции, где р — среднее давление, a R — расчетное сопротивление грунта основания и длительность эксплуатации t_ser фундамента ко времени реконструкции:

для фундаментов при отсутствии примыкающих подвалов при и , ;

для фундаментов с примыкающими подвалами при тех же условиях ;

при и . При промежуточных значениях p/ R и t_ser — принимается по интерполяции.

3.3. Определение жесткостных характеристик оснований, осадок и кренов фундаментов под оборудование на различных стадиях работ по реконструкции и в процессе эксплуатации с учетом влияния зоны упрочнения грунта в основании существующего фундамента (до его реконструкции) выполняется в соответствии с указаниями, приведенными в прил. 1.

3.4. Расчет прочности элементов реконструируемых фундаментов и заглубленных сооружений следует производить, руководствуясь требованиями СНиП 2.03.01-84; СНиП II-19-79.

При этом производится анализ расчетных схем сооружения и воздействий на него на всех стадиях его возведения и эксплуатации и выбираются наиболее опасные сочетания усилий в элементах конструкции.

3.5. При расчете прочности шва сопряжения существующего бетона с вновь укладываемым рекомендуется, чтобы величина продольного скалывающего напряжения т в шве не превышала

(3)

где R_bt — величина расчетного сопротивления растяжению менее прочного бетона из соединяемых элементов; n — коэффициент шероховатости поверхности сопряжения; равен 1 — для шероховатой поверхности сопряжения (имеющей, примерно, в равном количестве выступы и углубления не менее 10 мм, наибольший размер которых в плане не превышает 25% ширины шва сопряжения) или поверхности сопряжения со шпонками (размеры их назначают конструктивно) и 0,5 — для остальных поверхностей сопряжения; — коэффициент поперечного армирования шва стержнями, %; A_sw — площадь сечения поперечных стержней, расположенных в одной, перпендикулярной к продольной оси элемента, плоскости, пересекающей поверхность сопряжения; b — ширина стыкуемых элементов по шву сопряжения; s — шаг поперечных стержней.

Рис. 1. Расчетная схема узла сопряжения элементов рамы

3.6. При частичной разборке существующего фундамента с последующей набетонкой и расширением усилия в элементах комбинированного фундамента определяются с учетом различной жесткости основания под существующей и пристраиваемой частями фундамента.

3.7. При устройстве облегченной стенчатой или рамной пристройки к существующему массивному фундаменту внутренние усилия в элементах пристройки определяются из расчета всей системы в целом, с учетом упрочнения грунта под существующей частью фундамента.

3.8. При установке на существующий фундамент конечной жесткости облегченной стенчатой или рамной конструкции производится расчет всей системы в целом с учетом податливости основания. При установке надстройки на жесткий фундамент производится расчет надстройки на жестком основании. В обоих случаях определяются усилия на контакте и назначаются конструктивные мероприятия по заделке новых частей в существующий фундамент, обеспечивающие невозможность отрыва и сдвиговых деформаций. Проверяется прочность существующей части фундамента.

3.9. При расчете рамных фундаментов с элементами, отношение высот которых к пролету больше 0,2, принимается расчетная схема в виде системы стержней, оси которых совпадают с геометрическими осями элементов фундамента. Площади поперечных сечений А и моменты инерции / сечений определяются в соответствии с их геометрическими размерами и конфигурацией. Стержни в области сопряжения элементов рамы разбиваются на два участка: бесконечно жесткий, примыкающий к точке пересечения геометрических осей, и участок конечной жесткости (рис. 1). Расчетная длина l_cal, площадь поперечного сечения А _cal момент инерции сечения l_cal стержня конечной жесткости определяются по формулам:

(4)

(5)

(6)

где , , — коэффициенты, определяемые в зависимости от соотношений h/ hort, max и , ,по табл. 1; h, I, A — высота, момент инерции и площадь поперечного сечения стержня в свету на контакте с узлом сопряжения; , ,- максимальная и минимальная высоты поперечных сечений стержней, перпендикулярных рассматриваемому стержню на контакте с узлом сопряжения.

Расчет рамы производится с учетом продольных, изгибных и сдвиговых деформаций всех стержней, входящих в расчетную схему рамы. При этом перемещение по i-му направлению от р для плоской рамы может быть представлено зависимостью

(7)

где k — коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения и неравномерности распределения касательных напряжений по сечению при изгибе, определяемый для стержней в свету по формуле

(8)

s — статический момент отсеченной части сечения; b — ширина сечения; N_i, M_i, Q_i — продольные усилия, изгибающие моменты и поперечные усилия в стержне от действия i-й единичной нагрузки; N_p; M_p; Q_p — то же, от действия внешней нагрузки; G — модуль сдвига.

Для участков стержней конечной жесткости в узлах сопряжения значения k_cal определяются по табл. I.

3.10. При подводках под существующие фундаменты новых частей или тоннелей расчет усилий в элементах фундамента и крепи производится с учетом совместных воздействий на эти элементы и основания. Расчет элементов крепи производится в соответствии с указаниями « Руководства по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи» (М.: Стройиздат, 1983).

3.11. При устройстве нового фундамента в зоне расположения существующих фундаментов выполняется расчет влияния на них осадки от вновь возводимого фундамента.

Такую проверку допускается не производить в случаях, когда осадка основания на уровне подошвы существующего фундамента либо подошвы свайного ростверка у обреза существующего фундамента не превышает 20% расчетной осадки существующего фундамента.

При размещении вблизи существующих фундаментов новых источников нагрева (высокотемпературных боровов, газоходов, труб, фундаментов тепловых агрегатов и др.) следует проводить расчет оснований с учетом температурно-усадочных деформаций грунтов.

3.12. При использовании шпунтового ограждения либо других конструкций, как ограждений стенки котлована, следует определить горизонтальные, вертикальные перемещения и крены рядом стоящих существующих фундаментов. При этом крены высоких и жестких сооружений и т.п. определяются с учетом величин перемещений, происшедших в процессе эксплуатации к моменту реконструкции.

Источник