Расчет свайного фундамента на динамические воздействия

Вертикальные колебания свайного фундамента

Определим приведенную массу установки, участвующей в вертикальных колебаниях:

.

m_r — общая масса ростверка с установленной на нем агрегатом;

кг.

lглубина погружения сваи в грунт, l=11м Значение удельного упругого сопротивления грунтов С_р определяем по таблице 6 и 7 [7]:

С_р1=1,5· 10⁴ кН/м³, l₁ =2,1 м;

С_р2=3· 10⁴ кН/м³, l₂ =5,2 м;

С_р3=5,5· 10⁴ кН/м³, l₃ =1,236 м;

С₀=1· 10⁴ кН/м³

l₃=l^*-(l₁+l₂)=8,536-(2,1+5,2)=1,236 м.

l^*=0,2[1+4· th (10/l)]·l, м.

l0-расстояние от подошвы ростверка до поверхности грунта м l0=1м.

l^*=0,2[11+4· th (1/l)]·1l=8,53 м.

Масса части i-й сваи заглубленной в грунт:

кг Масса части i-й сваи выше поверхности грунта:

кг.

l₀=1м — расстояние от подошвы ростверка до поверхности грунта;

N=24 — число свай;

кг.

Находим приведенный коэффициент жесткости свайного фундамента при равномерном сжатии:

где.

l0-расстояние от подошвы ростверка до поверхности грунта, м Еb-модуль упругости материала свай Еb=2.9•10⁷ кН/мІ.

Ар-площадь поперечного сечения сваи.

U-периметр поперечного сечения U=1,2.

.

— коэффициент упругого равномерного сжатия грунта на уровне нижних концов свай, кН/м³:

кН/м³,.

b₀=2· 1=2 — коэффициент принимаемый равным для песчаных грунтов 1. Значение коэффициента b₀ для забивных свай удваивается;

А₁₀=10м²;

E — модуль деформации грунта, определяемый в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01−83;

Е=4· 10⁴ кПа,.

Приведенный коэффициент жесткости свайного фундамента при равномерном сжатии:

кН/м.

кН/м.

Горизонтальные колебания свайного фундамента

Определим приведенную массу установки, участвующей в горизонтальных колебаниях свайного фундамента:

кг Находим приведенное значение коэффициента жесткости свайного фундамента при упругом равномерном сдвиге:

— коэффициент упругой деформации.

— коэффициент деформации К=12 000 кН/м⁴ — коэффициент пропорциональности принимаемый для по таблице 4 [7].

b_р=1,5· d+0,5=1,5·0,219+0,5=0,83м — условная ширина свай;

Момент инерции площади поперечного сечения сваи:

м⁴

г_с=3 — коэффициент условий работы;

м^-1

м^-1

Для свай, защемленных в ростверк:

А₀, В₀, С₀ — коэффициенты, зависящие от приведенной глубины погружения сваи l и условий опирания ее нижнего конца.

;

А₀=2,441; В₀=1,621; С₀=1,751;

Приведенное значение коэффициента жесткости свайного фундамента при упругом равномерном сдвиге:

кН/м.

Горизонтально — вращательные колебания свайного фундамента

Определим момент инерции массы всей установки относительно оси, проходящей через ц.т. подошвы фундамента перпендикулярно плоскости колебаний:

.

и_{ц, r} — момент инерции массы ростверка и установки относительно горизонтальной оси, проходящий через их общий центр тяжести перпендикулярно плоскости колебаний:

кг· м³

r_hi — расстояние от оси i-й сваи до горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно плоскости колебаний; r_hi =2м.

= 26 400•2²=105 600 кг*м²;

= 2400•2²=9600 кг*м²;

и_{ц, red} = 73 344,37+1,161 • 105 600 + 9600 = 205 545,97 кг*м²;

Момент инерции массы всей установки относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы ростверка перпендикулярно плоскости колебаний.

и_{цo, red} = и_{ц. red} + h²₂m_r = 205 545,97 + 1,4² •41 418 = 286 725,25 кг*м².

Определяется момент инерции свайного фундамента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы ростверка:

r₁= r₃ = r₂₂ = r₂₄ = 4300 мм;

r₂ = r₂₃ = 3850 мм;

r₄= r₆ = r₁₉ = r₂₁ = 3250 мм;

r₅ = r₂₀ = 2750 мм;

r₇= r₉ = r₁₆ = r₁₈ = 2450 мм;

r₈ = r₁₇ = 1650 мм;

r₁₀= r₁₂ = r₁₃ = r₁₅ = 2000 мм;

r₁₁ = r₁₄ = 550 м.

и_{ш, red} = 305 112,6 + 1,161 * 26 400 * 184,9+2400 * 184,9 = 6 416 131,56 кг*м²

Определяются приведенные коэффициенты жесткости свайного фундамента при упругом неравномерном сжатии.

=.

=.

Находится значения относительного демпфирования для установившихся (гармонических) колебаний:

ж_z = 0.2;

ж_х = 0,6ж_z = 0,6*0,2=0,12;

ж_ц = 0,5ж_z = 0,5*0,2=0,1;

ж_ш = 0,3ж_z = 0,3*0,2=0,06.

Амплитуда горизонтально-вращательных колебаний верхней грани ростверка свайного фундамента относительно горизонтальной оси

h₁ h₂ — расстояния от общего центра тяжести установки соответственно до верхней грани фундамента и до подошвы фундамента м.

h₂=1,4 м;

h₁=1,1 м.

Частота привода с^-1

=0105n_r=0,105*3000=315 с^-1

где n_r=3000 — рабочая частота вращения об/мин.

л_x, л_ц — угловые частоты колебаний фундамента, с^-1, соответственно горизонтальных и вращательных относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно плоскости колебаний:

насосный станция агрегат строительный.

F_h — расчетная горизонтальная составляющая возмущающих сил машины кН.

F_v= F_h =_f • = г_f•м• 0,15•m_на•g =1•0.15•0.15•13 128•9.81= =2897,68 Н = 2,9 кН;

где =0,15 (для ЦН) — коэффициент пропорциональности;

s — число роторов.

G_i — вес каждого ротора машины кН.

? 0,15•m_на•g;

_f =1 — коэффициент надежности по нагрузке;

F_{n, h} — нормативное значение динамической нагрузки.

M — расчетное значение возмущающего момента относительно вертикальной оси проходящей через центр тяжести верхней плиты кНм для машин с вращающимися частями следует принимать.

M = F_h l_b / 2=2,9•3,945/2=5,72 кН•м.

l_b — расстояние от центра тяжести верхней плиты до оси наиболее удаленного подшипниками машины м;

Из чертежа l_b= 3,945 м;

h₁ — расстояние от центра тяжести массы m_red до верхней грани грунта;

м Амплитуда горизонтальных колебаний а_х принимая S₃=S₄=0 по формуле:

ш₁=S₁=-3,19.

ш₂=S₂=2,73.

м Амплитуда вращательных колебаний а_ц принимая S₁=S₂=0 и h₁=1м по формуле:

м Амплитуды вертикальных колебаний фундамента а_v с учетом вращения относительно горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости колебаний определим по формуле:

Угловая частота собственных вертикальных колебаний фундамента:

м.

— амплитуда вертикальной составляющей вращательных колебаний фундамента относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний, определяется при действии горизонтальных сил F_h и моментов М, включая моменты от вертикальных и горизонтальных сил:

м.

l_f — расстояние от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести установки, до края верхней грани фундамента в направлении действия сил и моментов:

м.

a_v<[a_v]=0,05 мм.

a_z<[a_z]=0,03 мм Все условия выполняются, значит спроектированный фундамент удовлетворяет статическому и динамическому условию.