9.5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ (ч. 1)
Ниже приведены примеры расчетов массивных фундаментов на периодическую (гармоническую) и ударную нагрузки и пример расчета рамного фундамента на гармоническую нагрузку. Примеры расчетов фундаментов под машины можно найти в «Руководстве по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками» [6].
Пример 9.1. Рассчитать фундамент лесопильной рамы. Расчет фундаментов лесопильных рам производится как для машин с кривошипно-шатунными механизмами по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками». Целью расчета является определение размеров фундамента, соответствующих требованиям экономичности и обеспечивающих допустимый уровень колебаний.
Исходные данные: марка машины РД 76/6; масса машины 15 т; масса приводного электродвигателя 2 т; мощность приводного электродвигателя 90 кВт; частота вращения электродвигателя 720 мин –1 ; частота вращения главного вала nr = 320 мин –1 . Расчетные динамические нагрузки, координаты точек их приложения, координаты центра тяжести машины, размеры верхней части фундамента, диаметр, конструкция и привязка анкерных болтов и другие исходные данные для проектирования заданы в строительном задании завода — изготовителя машины на устройство фундамента. Схема нагрузок, действующих на фундамент, приведена на рис. 9.1. Допускаемые амплитуды горизонтальных и вертикальных колебаний фундамента для I гармоники должны быть не более 0,19 мм.
Решение. Конструкцию фундамента пилорамы принимаем массивной из монолитного железобетона. Фундамент состоит из нижней прямоугольной плиты размером 6×7,5 м и высотой 2 м, принятыми из условий расположения приводного электродвигателя, требований симметрии и оптимальной массы фундамента, и верхней скошенной части, принятой по технологическим условиям. Отметка засыпки грунта находится на уровне верха прямоугольной плиты. Материал фундамента — бетон марки М200, арматура — горячекатаная, круглая и периодического профиля, соответственно классов A-I и А-II.
Схема масс элементарных объемов фундамента и машины с привязкой их к осям фундамента, проходящим через центр тяжести подошвы фундамента, приведена на рис. 9.1. Масса пилорамы m1 = 15 т; масса скошенной части фундамента m 2 = 22,25 т; масса прямоугольной части фундамента m3 = 216 т; масса электродвигателя с подбеточкой m4 = 2+18 = 20 т.
Полная масса фундамента
mf = 22,25 + 216 + 18 = 256,25 т.
Масса пилорамы и электродвигателя привода
Масса всей установки
Находим координаты центра тяжести установки по оси Z . Статические моменты масс элементов установки относительно оси, проходящей через подошву фундамента, будут:
т·м.
Расстояние от центра тяжести установки до подошвы фундамента
м.
Находим координаты по оси X . Расстояние до центра тяжести установки по оси X‘
м.
Координату центра тяжести установки по оси Y не определяем, так как эксцентриситет до оси Y весьма мал ( X (по направлению действия динамических сил).
В основании фундамента залегают пески средней крупности, средней плотности маловлажные с расчетным сопротивлением R = 350 кПа и модулем деформации E = 3·10 4 кПа. Проверяем условие (9.1) при γc0 = 1 и γc1 = 1. Среднее давление p = Q/A , где Q = mg , тогда
кПа 3 ;
Cφ = 2·44 140 = 88 280 кН/м 3 ;
Cx = 0,7·44 140 = 30 900 кН/м 3 .
Коэффициенты жесткости для естественного основания находим по формулам (9.8), (9.9) в (9.10), где Iφ = 6·7,5 3 /12 = 210,94 м 4
kz = 44 140·6·7,5 = 1 986 400 кН/м;
kx = 30 900·6·7,5 = 1 390 000 кН/м;
kφ = 88 280·210,94 = 18 623 000 кН/м.
Значения коэффициентов относительного демпфирования определяем по формулам (9.13) и (9.15):
; 
.
Расчетные динамические нагрузки (для первой гармоники возмущающих сил и моментов) определяем следующим образом:
тогда при Fv = 208 кН, Fh = 39 кН, e = 0,173 – 0,08 = 0,093 м и e1 = 5,95 – 1,516 = 4,434 м
M = 208·0,093 + 39·4,434 = 19,4 + 173 = 192,4 кН·м.
Амплитуды горизонтально-вращательных и вертикальных колебаний фундамента определяются по формулам:
;
;
;
.
Для вычисления по этим формулам амплитуд следует определить входящие в них дополнительные параметры:
с –1 ;
;
здесь значение θ = 1614,4 т·м 2 получено путем разбивки фундамента и машины на элементарные тела, вычисления для них собственных моментов инерции и добавления переносных моментов инерции, равных произведению масс элементарных тел на квадраты расстояний от их собственных центров тяжести до общего центра тяжести установки;
;
с –1 ;
кН·м ;
т·м 2 ;
с –1 ;
с –1 ;
;
;
;
;
.
; 
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Подставляя найденные параметры в соответствующие формулы находим:
= 1,2·10 –4 м = 0,12 мм;
Следовательно, параметры фундамента выбраны правильно.
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Источник
Фундамент с динамическими нагрузками в Scad
Здравствуйте!
Начальник дал задание: проверить фундамент под турбину в SCADe.
Так как мой опыт работы со SCADом ограничивается расчетом плоских ферм\рам, то пока я в тупике 
Прошу совета: какими элементами задать фундмент, ньюансы в задании связей и нагрузок и.т.д, (общее направление моих действий).
Заранее благодарен, хотя и понимаю, что лучший совет может быть и такой » а не стоит ли тебе получше изучить SCAD, прежде чем начать эту работу». но отступать уже не куда [sm2102]
22.08.2007, 00:32
22.08.2007, 04:08
22.08.2007, 08:14
22.08.2007, 12:02
30.08.2007, 09:44
Вот нашел такую инфу:
Прога «Фундамент 12.1»
Общий перечень выполняемых расчетов:
Расчеты фундаментов:
• ленточных и столбчатых на естественном основании
• подпорных стен на естественном основании
• осадки и крена фундаментов на естественном основании (3 теории)
• просадки, подъема и усадки при набухании, суффозионной осадки
• осадки с учетом влияния соседних фундаментов
• ленточных и столбчатых свайных
• подпорных стен на свайном основании
• осадки ростверка по кусту, как условного фундамента (с учетом отрицательного трения)
• отдельной сваи на вертикальную нагрузку (с учетом отрицательного трения)
• отдельной сваи на горизонтальную нагрузку и момент
• осадки отдельной сваи
• несущей способности свай по результатам полевых испытаний
• расчет армирования конструкций
• расчет затрат (составление сметы) на рассчитанные конструкции
Из специальных расчетов реализованы следующие:
• расчет балок таврового и прямоугольного сечений на естественном основании (3 теории)
• расчет прямоугольных плит на естественном основании (3 теории)
• расчет прямоугольных плит на свайном основании (2 теории)
• расчет фундаментов машин (в т.ч. свайных) на динамические нагрузки:
— периодические
— импульсные
— случайные
— кинематическое возбуждение
• расчет устойчивости по грунту фундаментов глубокого заложения (2 теории)
• расчет устойчивости по грунту фундаментов мелкого заложения
• расчет шпунтового ограждения из различных материалов и конструкций (2-3 теории)
• расчет фундаментов под резервуары (ж/б и щебеночные кольца, плита на сваях)
• расчет осадки и крена фундаментных плит на естественном основании (3 теории)
• учет влияния пристраиваемого здания и существующего на пристраиваемое
• расчет осадки и крена фундаментных плит на свайном основании (4 метод
• расчет анкерных плит и фундаментов (5 видов, в т.ч.с учетом совместной работы)
• расчет колодцев различного сечения в плане
• расчет труб и тоннелей различной формы
• расчет фундаментов, подпорных стен и отдельных свай на вечной мерзлоте
• теплотехнический расчет вечномерзлых грунтов
• расчет температуры подполья и модуля вентилирования для вечной мерзлоты
• расчет устойчивости конструкций при морозном пучении
• расчет сил отрицательного трения для просадочных грунтов
• расчет подъема сваи при замачивании набухающего грунта
• расчет грунтовых откосов
• расчет усиления фундаментов различными способами
• расчет расстояний и деформаций при забивке свай или шпунта вблизи зданий
Реализован расчет фундаментов, ростверков и подпорных стен на любом основании на сейсмические нагрузки.
«Фундамент» не имеет «Руководства пользователя». Пользование программой заключается в заполнении активных окошек и нажатии на кнопку «Расчет». Необходимая информация по теоретической части расчетов содержится в справке к каждому конкретному расчету.
Информация о программе «Фундамент-12.1»
Фундаменты и подпорные стены на естественном основании
1. Программа имеет возможность подобрать или проверить подошву оптимальных размеров ленточного, столбчатого фундамента или подпорной стены на заданные нагрузки в уровне оголовка. Подбор столбчатого фундамента может быть произведен как по заданному соотношению сторон, так и по серии монолитных фундаментов 1.412-1. Собственный вес конструкции фундамента и вес грунта на его обрезах учитывается автоматически.
2. Программа производит расчет по трем различным условиям прочности, а именно: по расчету по деформациям, по прочности грунтового основания и по расчету на сдвиг подошвы. Возможен расчет по подстилающему слою грунта.
3. Реализован подбор и проверка фундамента на сейсмические нагрузки.
4. Программа осуществляет расчёт осадки, просадки и крена фундаментов на естественном основании. Осадка вычисляется по схеме линейно-деформируемого полупространства и может быть определена с учетом влияния соседних фундаментов.
5. Расчет выполняется по 3 различным теориям: СНиП, СП и Федоровскому-Безвольеву.
6. Из прочих видов деформаций программа осуществляет расчеты просадки от внешней нагрузки и собственного веса грунта, расчет подъема набухающих грунтов при замачивании и их осадки при высыхании, расчет суффозионной осадки засоленных грунтов.
Свая одиночная
1. Программа позволяет рассчитать несущую способность висячей сваи и сваи-стойки на вертикальную нагрузку и выдергивание, на горизонтальную нагрузку и момент, а так же рассчитать осадку одиночной сваи.
2. Реализован расчет свай с учетом сейсмических воздействий, отрицательного трения просадочных грунтов.
3. Реализован расчет коротких свай для малоэтажного сельского строительства.
4. Реализован расчет несущей способности свай по результатам полевых испытаний, в т.ч. динамической нагрузкой (добивкой и забивкой), и статической (эталонной сваей, сваей-зондом и статическим зондированием).
5. Программа включает все виды грунтов, все виды свай и все способы их устройства или погружения, предусмотренные СНиП 2.02.03-85. Задание исходных данных по грунтам сведено к выбору предлагаемых характеристик, необходимых только для данного конкретного расчета.
Свайные фундаменты и подпорные стены на свайном основании
1. Программа имеет возможность подобрать и проверить размеры ленточного и столбчатого ростверков или подпорной стены на заданные нагрузки в уровне оголовка. Собственный вес фундамента учитывается автоматически.
2. Подбор и проверка осуществляется по двум параметрам: по максимально-допустимой вертикальной нагрузке на сваю (в т.ч. выдергивающей нагрузке), и по максимально-допустимой горизонтальной нагрузке на сваю. Обе допустимые нагрузки определяются не выходя из расчета ростверка.
3. Программа осуществляет расчет осадки и крена ростверка или подпорной стены по заданной жесткости одиночной сваи. Жесткость так же определяется не выходя из расчета свайного ростверка или подпорной стены.
4. Программа осуществляет расчет осадки и крена ростверка по кусту, как условного фундамента на естественном основании, в т.ч. с учетом отрицательного трения просадочных грунтов. Имеется возможность учета совместной работы свай в кусте.
5. Свайный куст могут составлять как вертикальные, так и наклонные под любым углом к вертикали сваи.
Фундаменты машин с динамическими нагрузками
1. Программа реализует расчет основания фундаментов по деформациям с учетом динамического воздействия машин, производит расчет частот собственных и вынужденных колебаний фундамента, а так же амплитуды колебаний верхней грани фундаментов от динамической нагрузки.
2. Программа выполняет расчет частоты и амплитуды колебаний от периодической, импульсной и случайной нагрузки на фундамент, а так же вычисляет амплитуды колебаний фундамента-приемника при кинематическом возбуждении от источника колебаний. Амплитуда колебаний источника в уровне подошвы фундамента-источника вычисляется не выходя из расчета кинематического возбуждения, с помощью кнопки «вычислить».
3. Реализован расчет свайных фундаментов на динамическую нагрузку. Имеется возможность расчета колебаний грунта на заданном расстоянии от фундамента машины с динамической нагрузкой.
Расчет конструкций на упругом основании
1. Расчет усилий в конструкциях выполняется по четырем различным теориям расчета, Методом конечных элементов, И.А. Симвулиди, М.Е. Горбунова-Посадова и В.С. Копейкина. Пользователь имеет возможность сравнить результаты, которые существенно отличаются друг от друга, и выбрать на его взгляд более правдоподобный.
2. В результате расчета усилий получаем эпюры и поля напряжений моментов, поперечных сил, давлений на грунт и перемещений элементов конструкции.
3. Второй этап расчета включает в себя расчет армирования конструкций. Программа позволяет подобрать армирование балок прямоугольного и таврового сечений и плоских плит. Усилия для расчета армирования определяются щелчком мыши на эпюре или любом из полей напряжений. На плитах возможно построить поля армирования.
Конструирование
Вход в форму конструирования происходит из формы результатов расчета конструкций.
1. Необходимо заполнить многочисленные активные окошки данной формы. Для облегчения данной операции предусмотрена кнопка «Заполнить автоматически» вверху форы, после щелчка на которой все окошки заполняются оптимальным образом. Пользователь может изменить некоторые данные в верхней части формы, например размеры подколонника, и нажать кнопку «Пересчитать все, что ниже», после чего произойдет перерасчет ступеней и армирования подколонника с учетом новой его ширины. При желании пользователь может самостоятельно заполнить все окошки.
2. Расчет ступеней выполнен из условия, что все ступени имеют одинаковую длину, кроме верхней (первой) ступени, которая выполняет роль доборного элемента.
3. Программа позволяет рассчитать анкера для крепления металлической колонны и подобрать армирование стакана для железобетонной колонны.
4. Армирование подошвы фундаментов, ростверков и подпорных стен рассчитывается как для арматуры только в растянутой зоне бетона. Так же выполняется расчет для вертикальной части подпорной стены. Армирование в сжатой зоне следует принимать конструктивно. Армирование подколонников считается как симметричное.
5. Программа выполняет расчет армирования отдельных свай квадратного и круглого сечений, расчет свай из круглых труб и бетонных, без армирования.
Расчет затрат
Это самая простая форма. Пользователю необходимо ввести только курс доллара, к которому привязан расчет и щелкнуть мышью на кнопке «Расчет», в результате чего в окошке редактора появится полная смета на все виды работ, связанные с устройством рассчитанной конструкции, с учетом стоимости материалов, накладных расходов, плановых накоплений и т.д., вплоть до НДС. При желании можно добавить смету в общий отчет по результатам расчета, щелкнув на кнопке «Общий отчет».
Расчет фундаментов глубокого заложения
Это фундаменты, работающие на горизонтальные нагрузки, глубина заложения которых как минимум в 1.5-2.0 раза превышает их ширину. В этом случае производится учет давления грунта по боковой поверхности фундамента.
1. Программа позволяет произвести подбор или проверку фундамента на заданные нагрузки. Собственный вес фундамента ниже уровня грунта учитывается автоматически.
2. Программа позволяет вычислить усилие и привязку горизонтальной нагрузки, если эта нагрузка создается подпором грунта и грунтовых вод.
Расчет фундаментов мелкого заложения
Это фундаменты, работающие на моментные нагрузки, глубина заложения которых не превышает половины их ширины. В этом случае производится проверка устойчивости на сдвиг по круглоциллиндрической поверхности. Расчет проводится по методике В.В. Соколовского.
1. Программа позволяет произвести проверку ленточных столбчатых прямоугольных и круглых фундамента на заданные нагрузки. Собственный вес фундамента ниже уровня грунта учитывается автоматически.
Расчет шпунтового ограждения
1. Программа позволяет произвести подбор или проверку шпунта из самых различных конструкций. В результате расчета определяются усилия в элементах шпунтовых конструкций, координаты сечений с максимальными усилиями, минимальная длина шпунта.
2. Программа производит учет давления на грунт от распределенной нагрузки, давление и взвешивающее действие грунтовых вод, разреженность шпунта стоечного типа ниже дна котлована.
3. Расчет длины шпунта производится по 3 различным теориям, именно: В.Э. Костерину, Блюму-Ломейеру, Э.К. Якоби.
Расчет фундаментов под резервуары
1. Программа производит расчет фундаментов в виде щебеночного, железобетонного кольца и плиты на свайном основании. В результате расчета пользователь получает значение осадки, крена, а так же все данные по конструкции фундамента.
2. Программа позволяет определить крен и осадку с учетом различия геологических условий по длине и ширине фундамента.
3. Программа производит проверку основания по деформациям.
Расчет осадки фундаментной плиты на естественном основании
1. Программа производит расчет осадки и крена прямоугольной фундаментной плиты по схеме линейно-деформируемого слоя и линейно-деформируемого полупространства. Имеется возможность приведения произвольно задаваемой нагрузки к общей на плиту, по которой и происходит расчет.
2. Программа позволяет определить крен и осадку с учетом различия геологических условий по длине и ширине фундаментной плиты.
3. Программа производит проверку основания по деформациям с учетом устройства плиты в котловане.
4. Расчет выполняется по 3 различным теориям: СНиП, СП и Федоровскому-Безвольеву.
5. Имеется возможность учета влияния пристройки на существующее здание и существующего на пристраиваемое.
Расчет осадки фундаментной плиты на свайном основании
1. Программа производит расчет осадки и крена прямоугольной фундаментной плиты как условного фундамента на естественном основании. Расчет производится по схеме линейно-деформируемого слоя.
2. Программа позволяет определить крен и осадку с учетом различия геологических условий по длине и ширине фундамента.
3. Программа производит проверку основания по деформациям.
Расчет анкерных плит и фундаментов
1. Программа позволяет рассчитать и подобрать глубину заложения анкерного фундамента различного типа, в т.ч. грибовидного и стойки в грунте.
2. Программа производит расчет армирования фундаментов, проверку на продавливание анкерной шайбой.
3. Для грибовидных фундаментов имеется возможность расчета фундамента с ригелем, учет влияния совместной работы выдергиваемых фундаментов.
Расчет колодцев, труб и тоннелей
1. Программа выполняет расчет колодцев круглого и прямоугольного сечений в плане, с различным сопряжением с днищем. Для круглых колодцев, работающих по безмоментной схеме, производится проверка устойчивости на все виды нагрузок.
2. Программа производит расчет труб и тоннелей круглого, сводчатого и прямоугольного сечений с различным типом сопряжения с перекрытием.
3. Программа производит подбор и проверку армирования конструкций с одним и двумя слоями арматуры.
Расчет конструкций на вечной мерзлоте
1. Программа производит расчет ленточных, столбчатых фундаментов и подпорных стен на вечномерзлых грунтах и подземном льде.
2. Программа производит расчет несущей способности сваи в вечномерзлых грунтах и подземном льде.
3. Реализован теплотехнический расчет температур грунта на поверхности и в основании фундаментов, температуры воздуха в подполье.
4. Программа вычисляет модуль вентилирования, требуемый для поддержания проектных температур.
Расчет устойчивости конструкций при морозном пучении
1. Программа производит расчет устойчивости ленточных, столбчатых фундаментов и свай из различных материалов на действие касательных сил морозного пучения.
2. Расчет производится как для конструкций на обычных грунтах, так и на вечномерзлых.
3. Имеется возможность расчета мелкозаглубленных фундаментов в промораживаемый слой грунта, с учетом нормальных сил морозного пучения.
Расчет отрицательного трения
1. Программа позволяет вычислить силы отрицательного трения просадочного грунта о боковую поверхность сваи.
Расчет подъема сваи в набухающем грунте
1. Программа производит расчет подъема сваи, происходящем при замачивании набухающего грунта.
Расчет грунтового откоса
1. Программа производит расчет предельного откоса в однородных грунтах гиперболического и линейного очертания.
Усиление фундаментов
1. Функция позволяет просчитать три наиболее часто встречающиеся способа усиления: наращивание подошвы, буроинекционные и вдавливаемые сваи. Результатом получаем характеристики конструкций усиления и прогнозируемую дополнительную осадку усиленного фундамента.
Источник