Фундаменты под основное оборудование

Конструктивные особенности Фундаменты под оборудование с динамическими нагрузками работают в более сложных условиях, чем фундаменты зданий. Это объясняется следующими причинами:

• — большими динамическими нагрузками;
• — вибрацией, возникающей даже при незначительных нарушениях центровки валов или смещении оборудования относительно осей фундамента.

Поэтому фундаменты машин с динамическими нагрузками должны удовлетворять условиям прочности, устойчивости, а также требованиям охраны труда с точки зрения предельно допустимых вибраций для обслуживающего персонала.

Колебания фундаментов не должны оказывать вредного влияния на технологические процессы, оборудование и приборы, расположенные на фундаменте или вне его, а также находящиеся вблизи конструкций зданий и сооружений.

Фундаменты машин с динамическими нагрузками, как правило, должны отделяться от смежных фундаментов здания, сооружения и оборудования сквозным швом. Расстояние между боковыми гранями фундаментов машин и смежных фундаментов конструкций должны быть не менее 100 мм.

Размеры и форму верхней части фундамента машины следует назначать в соответствии с результатами расчетов, выполняемых при проектировании фундаментов, с учетом требований, предъявляемых заводом — поставщиком оборудования. При этом необходимо предусматривать наиболее простые формы фундамента. Подошву фундаментов машин следует предусматривать, как правило, прямоугольной формы в плане и располагать на одной отметке.

В практике сооружения насосных и компрессорных станций применяют следующие типы фундаментов под перекачивающие агрегаты НС, КС, и нефтебаз: массивные, рамные и свайные. В свою очередь, массивные фундаменты могут быть монолитные и сборно-монолитные.

В общем случае выбор типа фундамента под то или иное оборудование зависит от конструктивных особенностей оборудования, высотной отметки расположения перекачивающего агрегата, прочности грунтов основания и т. д.

Массивные фундаменты имеют форму близкую к параллелепипеду. Размеры фундамента в плане зависят от конфигурации и размеров основания перекачивающего агрегатов.

Массивные фундаменты широко применяются на НС и КС под насосы и газоперекачивающие агрегаты с нулевой отметкой или с незначительным ее превышением.

К достоинствам таких фундаментов следует отнести:

• — высокую несущую способность;
• — высокую демпфирующую способность, т. е. хорошее гашение колебаний.

Недостатками таких фундаментов являются:

— большая трудоемкость их изготовления (значительные бетонные и земляные работы).

Рамные фундаменты представляют собой конструкцию, состоящую из фундаментной плиты, стоек и опорной рамы, на которую устанавливают перекачивающие агрегаты.

Учитывая большую трудоемкость изготовления таких фундаментов, в настоящее время их изготавливают из сборного железобетона. В этом случае установка и закрепление железобетонных стоек осуществляется в углублениях (колодцах) путем их замоноличивания. Сборная железобетонная рама устанавливается на стойки.

Применение свайных фундаментов под насосные агрегаты позволяет почти полностью исключить земляные работы, сократить объем бетона, снизить трудоемкость и уменьшить сроки выполнения работ нулевого цикла. Свайный фундамент состоит из системы забивных или буронабивных свай. В качестве забивных применяют железобетонные сваи или сваи из труб. На головы забивных или буронабивных свай монтируют на одинаковых высотных отметках специальные стальные оголовки. Для монтажа насосных агрегатов на оголовках свай устанавливают специальную раму из стального проката [11].

Требования предъявляемые к фундаментам Глубину заложения фундаментов машин следует назначать в зависимости от:

• а) конструкции фундамента, глубины заложения расположенных рядом с фундаментом каналов, приямков, фундаментов зданий, установок и др.;
• б) инженерно-геологических условий строительной площадки, места сооружения фундамента (вне или внутри здания).

Высоту фундаментов машин следует назначать минимальной по условиям размещения в них технологических выемок и шахт, а также надежной заделки фундаментных болтов с учетом следующих требований:

• а) расстояние от нижних концов наиболее глубоко заделанных болтов до подошвы фундамента должно быть не менее 100 мм;
• б) толщина нижней плиты монолитных фундаментов принимается в консольных частях по расчету в зависимости от вылета консоли, но не менее 0,4 м, под замкнутыми углублениями — не менее 0,2 м.

Для крепления машин следует применять фундаментные болты:

• — глухие изогнутые и с анкерной плитой, устанавливаемые непосредственно в массив фундамента или в колодцы, заранее предусмотренные при бетонировании фундамента;
• — съемные, устанавливаемые в массив фундамента с изолирующей трубой;
• — глухие и съемные прямые и с коническим концом, устанавливаемые в готовые фундаменты в просверленные скважины.

При ударной нагрузке, а так же при высоких уровнях динамической нагрузки, требующей установки болтов диаметром не менее 42 мм, следует применять съемные фундаментные болты с изолирующей трубой.

Если нагрузки не могу быть точно определены, глубину заделки фундаментных болтов в бетон следует принимать равной 15 диаметрам болта — для болтов с анкерной плитой и 20 диаметрам — для болтов с отгибом, при этом длина болтов должна быть не более 1,5 м.

Армирование фундаментов следует предусматривать в соответствии с требованиями СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций с учетом дополнительных требований Методика расчета фундаментов под оборудование Расчет фундаментов машин и их оснований включает:

• — проверку среднего статистического давления на грунт Рср для фундаментов на естественном основании;
• — определение амплитуд колебаний фундаментов, А или отдельных их компонентов;
• — расчет прочности элементов конструкции фундаментов. [11]

Расчет фундаментов на статические нагрузки Среднее статическое давление под подошвой фундамента на естественном основании р для всех типов машин должно удовлетворять условию р с0 с1 R, (1.4).

где: р — среднее статистическое давление под подошвой фундамента;

с0- коэффициент условий работы, учитывающий характер динамических нагрузок и ответственность машин, принимаемый для машин с вращающимися частями с0=0,8;

с1 — коэффициент условий работы грунтов основания, принимаемый для мелких и пылеватых водонасыщенных песков и пылевато-глинистых грунтов текучей консистенции равным 0,7 (при проектировании фундаментов с массой падающих частей более 10 т значение коэффициента с1=0,7 принимается также для маловлажных и влажных мелких и пылеватых песков и водонасыщенных песков средней крупности и крупных); для всех остальных видов и состояний грунтов с1=1;

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

При центральном приложении нагрузки величина Рср будет одинаковой в любой точке подошвы фундамента.

(1.5).

где: NА, NФ, NГ — соответственно расчетный вес перекачивающего агрегата, фундамента и грунта на выступах фундамента;

F — площадь опирания фундамента.

Рис. 1.3. Схема приложения нагрузки

(1.6).

где: W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

М — изгибающий момент силы относительно центра тяжести подошвы фундамента.

;, (1.7).

где: a, b — соответственно ширина и длина фундамента.

В этом случае условие для статического давления следует проверять по следующему выражению:

(1.8).

Во всех случаях размеры подошвы фундаментов под перекачивающие агрегаты предварительно назначают исходя из габаритов агрегатов в горизонтальной плоскости.

Расчетное давление на грунт основания R определяется двумя способами:

• 1) По результатам непосредственных измерений;
• 2) По результатам расчетов

При расчете деформаций основания среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м2), определяемого по формуле.

(1.9).

где: с1 и с2 — коэффициенты, условий работы основания, зависящий от типа грунта; принимаемые по табл. 3[12];

k — коэффициент, принимаемый равным: k1=1, если прочностные характеристики грунта (и с) определены непосредственными испытаниями, и k1=1,1, если они приняты по табл. 1−3 рекомендуемого приложения 1[12] ;

М, Мq, Mc — коэффициенты, принимаемые [12];

kz — коэффициент, принимаемый равным:

при b 10 м — kz=1, при b 10 м — kz=z0 /b+0,2 (здесь z0=8 м);

b — ширина подошвы фундамента, м;

II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3);

'II — то же, залегающих выше подошвы;

сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м2);