книги / Справочник проектировщика инженерных сооружений

где т — масса системы, включающая массу всей машины, верхней плиты, продольных балок и поперечных ригелей рам, примыкающих к верх­ ней плите, и 30 % массы всех колонн фундамента,

кг; 7ф — момент инерции массы т относительно вертикальной оси, проходящей через центр тя­ жести верхней плиты, кг • м2;

где / — длина верхней плиты, м.

Амплитуды горизонтально-вращательных коле­ баний верхней грани массивных и стенчатых фун­

G)*, соф — круговые частоты колебаний фундамен­

та, с- 1 , соответственно горизонтальных и враща­ тельных относительно горизонтальной оси, про­ ходящей через центр тяжести подошвы фундамен­ та перпендикулярно плоскости колебаний:

/ — момент инерции массы всей установки (фундамента с засыпкой грунта на его обрезах и выступах и машины) относительно оси, проходя­ щей через общий центр тяжести перпендикулярно плоскости колебаний, кг • м2;

G и GM— расчетные значения веса соответствен­ но фундамента с засыпкой грунта на его обрезах

всей установки, кг; Fn — расчетная горизонталь­ ная составляющая возмущающих сил машины, кН; М — расчетное значение возмущающего момента, кН • м, равного сумме моментов от го­ ризонтальных составляющих возмущающих сил при приведении их к оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний, и возмущающему моменту машины; hi, h2 — расстояния от общего центра тяжести установки соответственно до верхней грани фун­ дамента и до подошвы фундамента, м; со — кру­

п— число оборотов машины в 1 мин.

6.3.Машины

скривошипно-шатунными механизмами

Указания по проектированию. Динамическими нагрузками, возникающими при работе таких машин и вызывающими колебания их фундамен­ тов, являются неуравновешенные силы инерции и моменты сил инерции движущихся частей кри­ вошипно-шатунных механизмов (кривошипа, ша­ туна, штока поршня), зависящие от частоты вра­ щения вала машины.

Задание на проектирование фундаментов, кро­ ме данных, приведенных в разделе 6.1, должны содержать:

нормативные значения равнодействующих не­ уравновешенных (возмущающих) сил и моментов первой и второй гармоники от всех цилиндров машин, места приложения сил и плоскости дейст­ вия моментов или все необходимые данные для их определения;

расстояние от оси главного вала машины до верхней грани фундамента;

характеристику привода (синхронный, асин­ хронный электродвигатель и т. п.);

монтажный вес наиболее крупной детали ма­ шины и значение монтажной нагрузки, передаю­ щейся на фундамент.

Как правило, нормативные значения динами­ ческих нагрузок от машин с кривошипно-шатун­ ными механизмами задаются заводами-изготови­ телями машин и включены в задание на проекти­ рование. При отсутствии этих данных или при необходимости их уточнения значения возму­ щающих сил и их моментов могут быть определе­ ны расчетом.

Фундаменты под машины с кривошипно-шатун­ ными механизмами проектируют массивными или стенчатыми, а в отдельных случаях для машин с вертикально расположенными кривошипно­ шатунными механизмами — рамными.

Массивные фундаменты проектируют в виде сплошного конструктивно армированного бетон­ ного массива с приямками, колодцами и отвер­ стиями для размещения частей машины и комму­ никаций; их применяют под машины, устанавли­ ваемые на уровне пола первого этажа (фунда­ менты бесподвального типа); стенчатые — под машины, устанавливаемые на перекрытии над подвалом (фундаменты подвального типа).

Для некоторых типов машин с кривошипно­ шатунными механизмами, в частности компрес­ соров, массивные фундаменты бесподвального типа могут быть выполнены в виде плит толщи­ ной 0,5...0,8 м в зависимости от глубины заделки фундаментных болтов. Размеры конструктивных элементов стенчатых фундаментов принимают согласно заданию на проектирование и в соот­ ветствии с данными, приведенными ниже.

Размеры элементов стенчатых фундаментов, м (СНиП Н-19-79)

Поскольку машины с кривошипно-шатунными механизмами низкочастотные, для них применяют фундаменты с дорезонансным режимом колеба­ ний, для которых частоты собственных колебаний превышают наивысшую частоту возмущающих сил. При выборе размеров конструктивных эле­ ментов фундаментов учитывают, что собственная частота колебаний фундамента может быть уве­ личена за счет увеличения площади подошвы и уменьшения массы фундамента.

На фундаменты машин допускается свободно опирать отдельные площадки и стойки, не соеди­ ненные с конструкциями здания, и устанавливать несколько однотипных машин на общей фунда­ ментной плите толщиной не менее 0,6 м. Уст­ ройство общей фундаментной плиты со значитель­ ной жесткостью в горизонтальном направлении, превосходящей суммарную жесткость отдельных фундаментов, приводит к уменьшению амплитуд колебаний фундаментов машин с горизонтальны­ ми возмущающими нагрузками, работающих в дорезонансном режиме. Для фундаментов машин с вертикальными возмущающими нагрузками применение общей плиты, ввиду ее малой жест­ кости в вертикальном направлении, может быть неэффективно.

При установке нескольких однотипных машин на общей фундаментной плите участки плиты между смежными фундаментами должны арми­ роваться понизу и поверху из расчета минималь­ ного процента армирования для железобетонных конструкций.

Общие случаи определения возмущающих на­ грузок. При движении кривошипно-шатунного механизма возникают возмущающие нагрузки первых гармоник, а также неуравновешенные си­ лы и моменты, зависящие от удвоенного, учетве­ ренного, ушестеренного и так далее значений ос­

новной частоты. Эти составляющие возмущающих нагрузок носят названия вторых, четвертых, шестых и так далее гармоник, размеры которых по сравнению с размерами первых гармоник малы. Как правило, в расчете учитываются первая

ивторая гармоники.

Суммарные возмущающие нагрузки, действую­

щие на фундамент многоцилиндровых машин, определяются геометрической суммой возмущаю­ щих сил, развиваемых каждым цилиндром, и их моментов, зависящих от расположения машины на фундаменте.

Возмущающие силы первых двух гармоник, развиваемые каждым цилиндром, могут быть раз­ ложены на составляющие Fи — по направлению

скольжения поршня и Fп — перпендикулярно к

где i — номер цилиндра; t — время, с; со — круго­

длина шатуна, м; ft/ — угол заклинивания, рад, рассматриваемого i-го цилиндра, составленный кривошипом рассматриваемого цилиндра с кри­ вошипом первого цилиндра, угол заклинивания которого принимается равным нулю; т1у т2 — массы частей кривошипно-шатунного механизма, кг, приведенные соответственно к пальцу криво­ шипа и к крейцкопфу;

, Gx — вес кривошипа, кН; G2 — вес возвратно­ поступательно движущихся частей — поршня, штока, крейцкопфа и т. д., кН; G3 вес шатуна, кН; G4 — вес противовеса, кН; гг — расстояние от оси вращения до центра тяжести кривошипа, м; 1г — расстояние от центра тяжести шатуна до пальца кривошипа, м; г2 — расстояние от центра тяжести противовеса до оси вращения; g — уско­ рение силы тяжести, 9,81 м/с2.

В многоцилиндровой машине суммарные со­ ставляющие возмущающих сил при линейном го­ ризонтальном расположении цилиндров F^ (.х, z) и линейном вертикальном расположении цилинд­ ров Fv (х , z) и соответственно их моменты, приве­ денные к точке, относительно которой вращается кривошип первого цилиндра, определяются по формулам:

n

тальном (h) и вертикальном (v) расположении ци­ линдров; M h x , M Ü X — моменты возмущающих

сил относительно горизонтальной оси, перпенди­ кулярной оси главного вала; при этом за ось у принята ось главного вала машины; оси z и х соответственно вертикальная и горизонтальная, перпендикулярные оси главного вала.

При угловом расположении цилиндров суммар­ ные составляющие возмущающих сил и моментов определяются по формулам:

п п

где ф/ — угол между осью i-го цилиндра и вер­ тикалью; остальные обозначения те же, что в формулах (6.47)...(6.54).

Следует учитывать, что в формулах (6.51)...

...(6.58) возмущающие силы и моменты приведены к точке, относительно которой вращается криво­ шип первого цилиндра, а не к центру тяжести установки (фундамента и машины).

Расчет фундаментов. Для массивных и стенчатых фундаментов машин с кривошипно-шатунны­ ми механизмами производят расчет амплитуды вынужденных колебаний и проверку среднего статического давления на основание; для рамных фундаментов, кроме того, прочности элементов верхнего строения фундамента (ригелей, колонн, плиты).

При расчете прочности элементов конструкций рамного фундамента в формуле (6.3) принимают: Fn — нормативную динамическую нагрузку, соот­ ветствующую наибольшей амплитуде первой или

второй гармоник возмущающих нагрузок маши­ ны, устанавливаемой в задании на проектирова­ ние; — 2; г) = 1.

При определении амплитуды колебаний фун­ даментов горизонтальных машин расчет можно ограничить только вычислением амплитуды коле­ баний в направлении, параллельном скольжению поршней, и не учитывать влияние вертикальной составляющей возмущающих сил.

При расчете амплитуд колебаний фундаментов вертикальных машин допускается:

расчет амплитуд горизонтальных колебаний только для направления, перпендикулярного главному валу машины;

расчет амплитуд вертикальных колебаний толь­ ко с учетом влияния вертикальной составляющей

где Fvn — нормативная вертикальная составляю­

щая возмущающих сил машины, H; kz — коэф­ фициент жесткости основания при упругом рав­

Для фундаментов машин с угловым расположе­ нием цилиндров амплитуды вынужденных коле­ баний определяют с учетом вертикальной и гори­ зонтальной составляющей возмущающих сил и моментов фашины для плоскости фундамента, пендикулярной главному валу машины.

Расчет колебаний фундаментов машин с криво­ шипно-шатунными механизмами производят по формулам (6.16), (6.32)

Для машин с количеством оборотов в 1 мин меньше 500 в зависимости от соотношения высоты фундамента h и размера его подошвы 1Х в направ­ лении скольжения поршней для горизонтальной машины, а для вертикальной — в направлении, перпендикулярном к ее главному валу, при оп­ ределении амплитуд горизонтальных колебаний верхнего обреза фундамента машины допускается

фундамента относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести площади по­ дошвы фундамента;

где ht — расстояние от оси вращения вала маши­ ны до подошвы фундамента, м; Fhn — норматив­

ное значение горизонтальной составляющей воз­ мущающих сил, H; h2 — расстояние от общего центра тяжести установки до подошвы фундамен­

та, м; kXy &ф, ш, 7 — по формулам (6.9), (6.10),

(6.44) и (6.59).

Если из двух гармоник возмущающих сил и моментов одна составляет менее 20 % другой и ее частота отличается более чем на 25 % от собст­ венной частоты колебаний фундамента, то при расчете амплитуд вынужденных колебаний ее не учитывают; в остальных случаях расчет амплитуд

производят для каждой из первых двух гармоник возмущающих сил и моментов.

Для второй гармоники возмущающих сил и мо­ ментов размеры амплитуд горизонтальных и вер­ тикальных колебаний определяют по тем же фор­ мулам, что и для первой гармоники, заменив в формулах значение круговой частоты вращения со на 2со.

* Для фундаментов высотой более 5 м.

Расчетные значения Амплитуд колебаний фун­ дамента для каждой гармоники не должны пре­ вышать максимальных предельно допускаемых значений, приведенных в табл. 6.5.

При возведении нескольких фундаментов на од­ ной общей плите последнюю условно разбивают на участки, приходящиеся на отдельные фунда­ менты, и расчет колебаний производят в предпо­ ложении, что каждый фундамент устанавливается отдельно; при этом значение допускаемой ампли­ туды колебаний принимают на 30 % больше, чем для отдельных фундаментов.

6.4. Кузнечные молоты

Указания по проектированию. Задание на про­ ектирование фундаментов под молоты содержит материалы, указанные в п. 6.1, кроме того:

чертежи габаритов молота; паспортные данные; тип молота (штамповочный, ковочный), его марка и наименование завода-изготовителя;

нормативное значение номинального и действи­ тельного (с учетом веса верхней половины штам­ па) веса падающих частей;

нормативное значение веса шабота и станины; размеры подошвы шабота и отметки ее относи­ тельно пола цеха, а также размеры опорной пли­

ты станины; размеры в плане, толщина и материал подша-

ботной прокладки; рабочая высота падения ударяющих частей мо­

лота; размеры внутреннего диаметра цилиндра и ра­

бочее давление пара или воздуха (энергия удара); число ударов молота в 1 мин.

В конструкцию кузнечного молота входят си­ стема падающих частей, осуществляющих удар, стальной массив (шабот), поддерживающий боек или штамп, на который укладывают обрабаты­ ваемую деталь, и станина с подъемным механиз­ мом и приспособлениями для управления мо­ лотом.

У ковочных молотов станину и шабот устанав­ ливают раздельно, станину штамповочных моло­ тов размещают непосредственно на шаботе. Су­ ществуют кузнечные молоты одиночного дейст­ вия, у которых рабочий ход падающих частей осуществляется исключительно под действием собственного веса, и двойного, у которых падаю­ щие части получают добавочные ускорения от до­ полнительных сил (давление пара или воздуха). В настоящее время применяют молоты двойного действия.

При рассмотрении задания следует иметь в ви­ ду, что указываемый в нем номинальный вес па­ дающих частей, характеризующий мощность мо­ лота, совпадает с фактическим только у ковочных молотов, у которых в состав этих частей входит баба, шток и поршень. В штамповочных молотах к бабе присоединяют, кроме того, верхний штамп, вес которого не входит в номинальный, указанный в характеристике молота. При отсутствии в зада­ нии сведений о фактическом весе падающих час­ тей разрешается принимать его в расчетах на 20 % больше номинального. Однако необходимо учитывать, что иногда верхние штампы могут достигать значительного веса, доходящего до 100 % номинального веса падающих частей, и оговаривать это в заданиях.

Т а б л и ц а 6.6. Толщина подшаботной части фундамента и количество арматурных сеток, укладываемых в верхней части (СНиП 11-19-79)

Для фундаментов под молоты применяют бе- 'тон класса не ниже В10, для устройства деревян­ ных подшаботных прокладок — брусья из дуба. При отсутствии дуба для молотов с весом падаю­ щих частей до 10 кН подшаботную прокладку допускается изготовлять из лиственницы или со­ сны. Фундаменты под молоты проектируют в виде жестких железобетонных плит или монолитных блоков. Для молотов с весом падающих частей до 30 кН включительно допускается устройство одного общего фундамента под несколько молотов при их расположении в линию. При этом толщи­ ну боковых стен подшаботных приямков прини­ мают на 30 % больше, чем у фундаментов под один молот. Толщина подшаботной части фунда­ мента должна быть не меньше значений, приве­ денных в табл. 6.6.

Фундаментам штамповочных молотов придается простейшая форма прямоугольного параллелепи­ педа с невысокими выступами сверху, фиксирую­ щими положение прокладки и поддерживающими стены ограждения ямы для шабота.

Для установки ковочных молотов применяют фундаменты двух видов. В первом станину уста­ навливают на горизонтальную раму прямоуголь-

ного сечения, свободно опирающуюся через про­ кладки из досок или нескольких слоев рубероида на фундаментную плиту. Фундаменты второго ви­ да, наиболее распространенные как более простые и оправдавшие себя на практике, проектируют в виде монолитных блоков.

Прокладку под шаботом устраивают из де­ ревянных брусьев, уложенных из одного или не­ скольких щитов, толщину каждого принимают в зависимости от мощности молота, но не менее 100 мм. Болты, стягивающие брусья подшаботной прокладки, располагают в щите через 0,5... 1 м. При устройстве прокладки из нескольких щитов последние укладывают крест-накрест.

Минимальная толщина дубовых прокладок при­ нимается в зависимости от веса падающих частей:

Фундаменты кузнечных молотов должны иметь конструктивное армирование в соответствии с требованиями, приведенными в п. 6.1.

Верхнюю часть фундамента, примыкающую к подшаботной прокладке, армируют горизонталь­ ными сетками с квадратными ячейками размером 100 мм из стержней диаметром 10..Л2 мм; сетки располагают рядами с расстоянием между ними по вертикали 100...120 мм в количестве, принимае­ мом по табл. 6.6. Верхнюю сетку укладывают на расстоянии 30 мм от поверхности фундамента, примыкающей к подшаботной прокладке. У по­ дошвы фундамента укладывают нижнюю гори­ зонтальную арматурную сетку с квадратными ячейками размером 100...200 мм, из стержней диаметром 16...20 мм.

Часть фундаментов ковочных молотов, распо­ ложенную под подошвой станины молота, арми­ руют горизонтальной сеткой с квадратными ячей­ ками размером 200...300 мм, из стержней диамет­ ром 12...16 мм. Аналогичные арматурные сетки устанавливают у граней выемки для шабота всех видов кузнечных молотов, причем вертикальные стержни этих сеток доводят до подошвы фунда­ мента.

Для уменьшения колебаний фундамента молота и вредного влияния их на обслуживающий персо­ нал, технологические процессы, вблизи располо­ женное оборудование и конструкции зданий и сооружений предусматривают виброизоляцию фундаментов молотов.

Для фундаментов молотов с весом падающих частей 100 кН и более, а также в том случае, если основания молотов и несущих строительных кон­ струкций здания кузнечного цеха сложены мел­ кими и пылеватыми водонасыщенными песками, применение виброизоляции для фундаментов мо­ лотов обязательно.

Расчет. Вес и площадь подошвы фундамента подбирают с учетом требований, приведенных в 6.1; при этом для определения среднего статиче­ ского давления на основание в качестве норма­ тивных статических нагрузок принимают вес

фундамента и грунта, расположенного на его об­ резах, станины, падающей части, шабота и подша­ ботной прокладки.

Максимальная предельно допускаемая амп­ литуда колебаний фундамента не должна превы­ шать 1,2 мм, за исключением случаев возведения фундаментов на водонасыщенных, а также мелких и пылеватых маловлажных песках, где амплитуда не должна превышать 0,8 мм.

Ориентировочные площадь подошвы и вес фун­ дамента определяют по формулам:

Амплитуды вертикальных колебаний фунда­ ментов молотов при центральной установке ма­ шины определяют по формуле

(1 + е) vGn

(6.65)

z (1 4- 1,67|2) (Ù2G

где <?п — расчетное значение веса падающих час­ тей молота, кН; G — расчетное значение общего веса фундамента, шабота, станины и грунта, рас­ положенного на обрезах фундамента; Gx — вес шабота станины, кН; 8 — коэффициент восста­ новления скорости удара; для молотов штампо­ вочных 8 == 0,5 — при штамповке стальных изде­

удара, м/с, принимаемая по данным завода-изго- товителя, или при отсутствии таковых, опреде­ ляемая по формулам:

для молотов свободно падающих (фрикционных

коэффициент относительного демпфирования для вертикальных колебаний; со2— круговая частота

свободных вертикальных колебаний, с- 1 ;

в которой а2 определяется по формуле (6.65);

(1 + в) uGnel$

(6.71)

2 0 / ^ ( 1 + р ) (1 + 1 ,6 7 ^ )’

где е — эксцентриситет удара, м; / — длина фун­ дамента; s, Vy GUf G — то же, что и в формуле (6.65); Р, ©ф — определяются по формулам (6.41)

и (6.44).

опорная площадь шабота, м2; £д — толщина про­ кладки, м; £ д — модуль упругости подшаботной прокладки; Gn, v — то же, что в формулах (6.67)

и(6.68).

6.5.Оборудование прокатных

итрубных цехов

Общие указания. Прокатные станы по назначе­ нию подразделяются на обжимные и заготовочные (блюминги, слябинги, заготовочные, трубозаго­ товочные), сортовые (рельсобалочные, крупно­ сортные, среднесортные, мелкосортные, проволоч­ ные, штрипсовые), листовые (толстолистовые, листовые широкополосные, тонколистовые), хо­ лодной прокатки листа, трубопрокатные, особых видов прокатки (колесопрокатные, шаропрокат­ ные, для профилей переменного сечения), трубо­ сварочные, трубоэлектросварочные.

Оборудование прокатных станов представляет собой комплекс многочисленных машин и меха­ низмов и разделяется на основное, служащее не­ посредственно для прокатки, т. е. обжатия метал­ ла между вращающимися валками и вспомога­ тельное, служащее для выполнения дополнитель­ ных и подсобных операций, которыми сопровож­ дается процесс прокати.

Основное оборудование: рабочая клеть, в ста­ нинах которой заключены прокатные валки, дви­ гатель, приводящий во вращение прокатные вал­ ки, передаточные механизмы, служащие для пе­ редачи вращения от двигателя к прокатным вал­ кам (шестеренная клеть, редуктор, шпинделя и соединительные муфты). Остальное оборудование относится к вспомогательному.

Проектирование фундаментов под прокатное оборудование производится на основании зада­ ния, которое, кроме материалов, перечисленных в общих положениях в начале настоящей главы, должно содержать следующие данные, представ­ ляемые заводами-поставщиками оборудования:

план основных осей оборудования (отдельный чертеж на весь стан с привязкой главных осей -оборудования к осям здания);

чертежи расположения анкерных болтов, за­ кладных деталей, каналов, тоннелей и т. д.;

расположение лотков для гидравлического смы­ ва окалины и места, где необходимо устройство ограждений и перекрытий;

расположение участков фундаментов, подле­ жащих защите от действия высоких температур, кислот, масел, воды и ударных нагрузок;

расположение и размеры опорных плоскостей станин оборудования, схематические разрезы обо­ рудования с указанием мест расположения верти­ кальных и горизонтальных сил и крутящих мо­ ментов, передающихся на фундаменты;

нагрузки, систематически возникающие при работе основного и вспомогательного оборудова­ ния, например, вращающие моменты на валу при­ водного двигателя, горизонтальные силы, дейст­ вующие на рабочую клеть и упоры, и т. п.;

максимальные нагрузки, возникающие в ава­ рийных случаях, например при поломке шпинде­ ля вала;

монтажные нагрузки, действующие на фунда­ мент, перекрытие подвалов и на пол в районе фун­ даментов оборудования.

Строительное задание составляется в соответст­ вии с ОСТ 24.010.09-79 «Задание на пректирование фундаментов для прокатного оборудования».

Компоновочные решения и основные типы фун­ даментов. Компоновочные решения фундаментов оборудования и функционально связанных с ни­ ми подземных сооружений следующие:

ввиде массивных или облегченных фундаментов

сустройством в них коммуникационных тоннелей, каналов и подземных помещений (могут распола­ гаться также в отдельно стоящих подвалах);

сустройством технических подвалов, распола­ гаемых под основным и вспомогательным обору­ дованием или частью его, в которых предусматри­ вается открытая разводка коммуникаций и разме­ щение технологического оборудования и техни­ ческих служб;

сустройством технических этажей, располагае­ мых выше отметки пола цеха, при поднятой линии прокатки, за исключением подвальных помеще­ ний.

Массивные фундаменты могут выполняться из монолитного бетона или железобетона. В целях уменьшения расхода материалов допускается устройство пустот в теле фундамента. Коммуни­ кации в фундаментах рекомендуется проклады­ вать в едином тоннеле с размещением в нем масло­ эмульсионных, водопроводных, электрокабельных и других разводок, если блокировка их до­ пускается по технологическим, противопожарным и другим условиям.

Облегченные фундаменты могут быть монолит­ ными или сборно-монолитными, по конструктив­ ному решению — рамными, стенчатыми, каркас­ ными и т. п. В пространстве, образованном в пре­ делах фундаментов, допускается размещать тех­ нические службы, вспомогательные и подсобные помещения.

В зонах воздействия временных нагрузок на пол цеха интенсивностью более 100 кПа разме­ щать технические подвалы не рекомендуется.

Компоновочные решения фундаментов с подня­ той линией прокатки и образованием технических этажей рекомендуется в первую очередь для мел­ косортных, проволочных и трубных станов (если это допускается технологическими условиями и планировкой промышленной площадки) при

неблагоприятных гидрогеологических условиях (например, в случае высокого уровня грунтовых вод) в целях значительного сокращения объема работ нулевого цикла.

Фундаменты с техническими подвалами и тех­ ническими этажами могут быть решены в сборных, сборно-монолитных и монолитных конструкциях.

Основное оборудование листовых, толстолисто­ вых, рельсобалочных, заготовочных и других тяжелых станов устанавливают на массивных монолитных или на монолитных железобетонных устоях облегченных фундаментов.

редаваемых фундаментами на грунт. При этом постоянные нагрузки от веса оборудования при­ нимаются равномерно распределенными по фак­ тической площади опирания оборудования.

Расчет облегченных фундаментов под техноло­ гическое оборудование сводится к расчету рамы или бруса на упругом основании. Все нагрузки принимаются статическими, в том числе и нагруз­ ки от неуравновешенной центробежной силы.

Горизонтальная расчетная нагрузка, переда­ ваемая на фундамент через механические упоры (амортизаторы) стационарного или подвижного типов,

Рис. 6.2. Перепады по­ дошвы фундамента с гранями:

а — вертикальными; б —

наклонными; 1 — железо­ бетонный фундамент; 2 — подготовка; 3 — подбе­ тонка; 4 — грунт; 5 — бетонный (неармирован-

ный) фундамент.

Основное оборудование крупно- и среднесорт­ ных станов размещают, как правило, на облегчен­ ных фундаментах с нижней и верхней монолит­ ными плитами с устройством диафрагм жесткости в двух взаимно перпендикулярных направлениях, причем основное оборудование должно разме­ щаться над несущими опорами (стойками или сте­ нами).

Основное оборудование мелкосортных, прово­ лочных, штрипсовых и других легких станов мож­ но размещать на сборно-монолитных фундамен­ тах облегченного типа в пролетах верхней фун­ даментной плиты. Вспомогательное — на облег­ ченных фундаментах или на перекрытиях техни­ ческих подвалов и этажей.

Установку рабочей и шестеренной клетей, ре­ дуктора и привода электродвигателя предусмат­ ривают на общем фундаменте.

Фундаменты основного оборудования загото­ вочных, листовых рельсобалочных и других тя­ желых станов в целях исключения передачи виб­ раций на соседние участки должны быть отделены от перекрытий подвалов и фундаментов зданий.

Фундаменты под легкое вспомогательное обо­ рудование могут быть выполнены из отдельных сборных бетонных или железобетонных блоков, устанавливаемых на несжимаемое основание.

На фундаменты оборудования допускается опи­ рать перекрытия подземных помещений и техни­ ческих этажей.

При компоновке технических подвалов, тон­ нелей и технических этажей необходимо преду­ сматривать мероприятия по эвакуации обслужи­ вающего персонала и учитывать требования про­ тивопожарной безопасности в соответствии с ука­ заниями глав СНиП 2.04.03-85 и СНиП 2.01.02-85.

Расчет фундаментов. Расчет массивных фунда­ ментов под основное и вспомогательное оборудо­ вание сводится к проверке отдельных участков на прочность, а также к определению давлений, пе-

где F — сила удара, Н; р — коэффициент, учи­ тывающий условия работы конструкции (р, = 3);

где k — жесткость пружины, Н/м; Е — энергия движущейся заготовки, Дж;

где т — масса заготовки, кг; v — скорость дви­ жения заготовки, м/с; Ег — энергия, теряемая в результате удара;

стических свойств ударяющейся заготовки (для

бетона класса по прочности на сжатие В10 в воз­ расте 90 дней; облегченные сборные и сборно­ монолитные — из бетона класса не ниже В15, монолитные — не ниже В10 в возрасте 28 дней. Подготовку под фундаменты предусматривают из бетона класса В5, в агрессивных грунтовых усло­ виях — из слоя щебня, пропитанного битумом. Подливку под опорные рамы и станины оборудо­ вания выполняют из бетона на мелком заполни­ теле класса не ниже В15. При толщине подливки менее 40 мм — из цементного раствора В10.

Фундаменты под оборудование закладывают на естественных, ненарушенных грунтах. При на­ личии в основании фундамента слоя небольшой мощности слабых грунтов (торфянистых, насып­ ных, илистых и т. п.) его следует заменять непросадочными заполнителями (песком, доменными шлаками), или проходить фундаментами до грун­ тов с необходимой несущей способностью. При этом фундаменты рекомендуется заглублять в грунт естественного залегания не менее чем на 500 мм.

Глубина заложения подошвы фундамента обу­ словливается высотой тоннелей, каналов и подва­ лов, располагаемых в теле фундамента, глубиной заложения фундаментов примыкающих устано­ вок, а также длиной заделки анкерных болтов. В отдельных случаях глубина заложения подош­ вы фундамента определяется грунтовыми усло­ виями площадки.

Глубина заложения подошвы фундамента на­ значается по возможности на одном уровне. Если заложение всех участков фундаментов на одном уровне приводит к значительному перерасходу материалов, допускается устраивать отдельные участки фундаментов на разной глубине. Перепа­ ды подошв железобетонных фундаментов выпол­ няют с вертикальными гранями и заполнением

лей и потолок должны быть окрашены маслостой­ кими синтетическими красками светлых тонов.

Монтажные люки в перекрытиях подвалов пе­ рекрывают сборными плитами, поверх которых устраивают пол цеха.

Для восприятия горизонтальных сил, вызываю­ щих сдвиг оборудования на фундаментах, пре­ дусматривают железобетонные упоры (рис. 6.3)

пазух котлованов подбетонками враспор грунту, а перепады подошв бетонных фундаментов вы­ полнять с уклоном (рис. 6.2).

В местах примыкания фундаментов под обору­ дование к фундаментам здания отметки их по­ дошв назначают на одном уровне. При этом долж­ на обеспечиваться независимая осадка этих фун­ даментов.

Размеры и форму верхней части фундаментов под оборудование принимают в соответствии с заданием на проектирование фундаментов.

При проектировании фундаментов соблюдают следующие требования:

расстояние от края станины до края фундамен­ та или канала — не менее 100 мм;

приближение кромок фундаментов или высту­ пающих его частей (на высоту 2 м) к габаритам машин — не менее 800 мм;

толщина днища тоннелей гидросмыва окалины, пересекающих основной массив фундаментов,— не менее 500 мм; коммуникационных тоннелей — по расчету, но не менее 200 мм;

размеры фундаментов в плане кратны 100 мм. Для отвода случайных вод в каналах и тонне­ лях предусматривают продольный уклон к месту стока не менее 0,002 и поперечный — не менее

0,01.

Уклоны в лотках, каналах и тоннелях для сто­ ка воды выполняют набетонкой максимальной толщиной не более 300 мм. При больших уклонах и значительной протяженности тоннелей гидро­ смыва окалины толщина набетонки принимается постоянной, уклон создается за счет верхней части днища, при этом нижняя выполняется горизон­ тальной с уступами по вертикали.

Фундаменты, разделенные на части глубокими открытыми каналами, связывают поверху желе­ зобетонными балками-распорками через 3...6 м.

Металлические лестницы, ведущие в подвалы, приямки и т. д. устраивают под углом 45°; при нерегулярном пользовании лестницами в виде исключения — под углом 60°; ширина марша лестниц не менее 700 мм.

В маслоэмульсионных подвалах пол и стены должны быть облицованы светлыми керамически­ ми плитками на высоту 1,8 м; пол — керамической плиткой с рифленой поверхностью, стены — глазу­ рованной керамической плиткой. Стены выше пане-

или специальные стальные рамы, которые рас­ считывают по условию

сила; G — вес машины; 2 Р = 0,2 R baAn — сумма

сил от предварительного натяжения фундамент­ ных болтов; R ba — расчетное сопротивление рас­

тяжению болта; А — площадь сечения болта по резьбе; п — количество болтов; 0,2 — коэффи­ циент, учитывающий размер предварительного натяжения болтов в процессе эксплуатации.

Рис. 6.4. Устройство ограждения в тоннеле гид­ росмыва окалины:

а — с металлическим козырьком; 6 — с бетонным выступом; 1 — балка-распорка; 2 — защитный ко­ зырек; 3 — ограждение (перила); 4 — лоток гидро­ смыва окалины.

При расчете железобетонных упоров или сталь­ ных рам силы трения, возникающие от веса обо­ рудования и затяжки фундаментных болтов, не учитывают.

Участки фундаментов, подвергающиеся систе­ матическим механическим ударным воздействиям (например, ямы для обрезков, балки-распорки и др.), защищают специальными стальными об­ лицовками, которые разрабатывают в строитель­ ной части проекта.

Внутренние поверхности ям для окалин, приям­ ков у ножниц и пил и другие устройства должны

быть защищены от ударов грейфера или бадьи рельсами, бывшими в употреблении. Реко­ мендуемые типы рельсов Р24...Р38. В тоннелях гидросмыва окалины для защиты обслуживающе­ го персонала от кусков падающей окалины над проходом устраивают металлические защитные козырьки и ограждения со стороны лотков (рис. 6.4). В зависимости от размера кусков па­ дающей окалины толщина стального листа 8...

10 мм. Вместо металлических козырьков могут быть предусмотрены бетонные выступы. Лотки

онных труб в местах выхода их из фундаментов:

гидросмыва окалины предусматривают из чугун­ ных желобов, поставляемых заводом-изготовите- лем оборудования, или каменного литья.

Днище канала гидросмыва окалины и стены на высоту 1 м от лотка должны быть защищены от воздействия технической воды торкрет-штука­ туркой.

В целях предохранения от повреждений в мес­ тах выхода коммуникационных труб из фундамен­ тов оборудования в грунт, а также при пере­ ходе их через температурные швы необходимо (рис. 6.5):

для труб диаметром до 150 мм закладывать гильзы большего диаметра;

для труб диаметром 150 мм и более устраивать «компенсирующие ниши»;

для труб разводки кабельных сетей выполнять железобетонные или кирпичные короба, места

установки которых указывают в электрической части проекта.

Температурно-усадочные швы в фундаментах, м

»сборно-монолитных * • 50

7,5 м можно армировать арматурой диаметром

16 мм класса А-П.

Нижнюю и верхнюю арматуру укладывают в> одном или двух взаимно перпендикулярных на­ правлениях в виде плоских сварных сеток с ра-

бочими стержнями в одном продольном направ­ лении.

В местах перепада подошвы фундамента верти­ кальные грани уступа фундамента не армируют. Нижнюю арматуру повышенной части фундамен­ та заводят в массив на 30 диаметров за линию пе­ ресечения плоскости сеток верхнего уступа с плоскостью, проведенной под углом 60° к гори­ зонту из нижнего угла уступа, при этом общая длина заделки не более 70 диаметров рабочей арматуры.

Верхнюю арматуру под станинами укладывают в двух направлениях с шагом рабочих стержней 200 мм. Диаметр стержней арматуры класса А-II принимают в зависимости от диаметра болтов, крепящих оборудование к фундаментам.

на участках, ослабленных тоннелями, каналами,

А-Н с шагом 100 мм в двух направлениях, верх­ нюю укладывают на расстоянии 20...30 мм от по­ верхности фундамента. Расстояние между сет­ ками по высоте фундамента принимают равным 100 мм. Если оборудование с динамическими на­

15диаметров.

Вместах воздействия лучистой теплоты поверх­ ности массивных частей фундаментов армируют сетками из стержней диаметром 12 мм, класса А-П, с ячейкой 200 X 200 мм.

Участки фундаментов, ослабленные тоннелями, каналами и т. п., толщина которых менее 1 м и ко­ торые не требуют установки расчетной арматуры, армируют конструктивно сеткой из стержней диаметром 12 мм, класса А-П, с шагом 200 мм с

заделкой в основной массив на 15 диаметров. Ослабленные вертикальные участки фундамента толщиной более 1 м конструктивно не армируют, над проемами укладывают сетку из стержней диа­ метром 12 мм, шагом 200 мм.

Минимальная площадь сечения арматуры мас­ сивных консольных участков фундаментов состав­ ляет не меее 0,05 % площади поперечного сече­ ния консолей при расчете их как бетонных эле­ ментов.

В монолитных железобетонных плитах необхо­ димы конструктивные мероприятия, обеспечиваю­ щие проектное положение верхней арматуры. В плитах толщиной до 0,5 м под верхнюю армату­ ру (сетки) ставят поддерживающие каркасы; тол­ щиной более 0,5 м при больших объемах бетонных работ допускается предусматривать поддержива­ ющие жесткие каркасы из профильного металла.

Стены толщиной до 0,5 м армируют пространст­

венными самонесущими каркасами, собираемыми из двух унифицированных плоских сеток с рабо­ чей арматурой в одном продольном направлении и поддерживающих каркасов, которые фиксируют сетки в рабочем положении и обеспечивают общую пространственную жесткость.

Балки-распорки в тоннеле гидросмыва окалины армируют продольными стержнями по периметру сечения с установкой замкнутых хомутов. Пло­ щадь сечения всей рабочей арматуры должна быть не менее 2 % расчетной площади сечения балки, если армирование балок-распорок не оп­ ределяется расчетом.

При толщине подливки под оборудование более 100 МхМиз тела фундамента предусматривают ар­ матурные выпуски-щетину (или подливку на без­ усадочном цементе).

Защита фундаментов от воздействия агрессив­ ных сред. Проект защиты фундаментов под обору­ дование и подземного хозяйства от агрессивного воздействия технологических растворов выполня­ ет специализированная проектная организация. При проектировании конструкций, подвержен­ ных воздействию агрессивных сред, учитывают требования СНиП 2.03.11-85. Элементы конст­ рукций, эксплуатируемые в условиях воздействия агрессивных сред, должны иметь доступ для си­ стематического осмотра и периодического возоб­ новления антикоррозионной защиты.

Фундаменты под оборудование, находящиеся в зоне агрессивного воздействия среды, должны вы­ ступать над уровнем чистого пола не менее чем на 0,3 м; конфигурация их должна исключать возможность образования застойных зон и обеспе­ чивать быстрый сток с них агрессивных жидко­ стей.

Защитные покрытия фундаментов под оборудо­ вание от воздействия кислотных и щелочных сред принимают в зависимости от их конструкции и назначения с учетом характера и интенсивности агрессивного воздействия, температуры агрессив­ ных проливов и метода их уборки, наличия меха­ нических воздействий и других условий эксплуа­ тации.

Конструкция и защита фундаментов при нали­ чии механических воздействий должна включать в себя непроницаемый подслой и защитную обли­ цовку из штучных кислотоупорных материалов. На участках с наиболее тяжелыми условиями эксплуатации (фундаменты под ванны агрегатов,, зоны установки теплообменников, насосов, мер­ ников и т. д.) возможно выполнение двухслойной бронирующей футеровки из кислотоупорных штучных материалов.

В технологических тоннелях, в которых про­ кладываются трубопроводы с кислыми и щелоч­ ными растворами, днище и стены на высоту 0,5 м облицовывают кислотоупорной керамикой на кис­ лотоупорной силикатной замазке.

Защиту от воздействия минеральных масел и технологических смазок предусматривают для фундаментов под клети, промасливающие маши­ ны, в помещениях технологических смазок и др.

Для защиты фундаментов под оборудование, тоннелей, каналов от указанных воздействий ре­ комендуется применять:

облицовку листами из углеродистой стали в местах постоянных механических воздействий и большой интенсивности проливов;