Фундаменты под оборудование: особые требования, виды, проектирование, формулы расчета и особенности применения

Монолитное основание под оборудование
Фундаменты под оборудование и под жилые или хозяйственные постройки отличаются друг от друга как размерами, так и конструкцией. Часто они кроме статической нагрузки должны быть рассчитаны на действие динамических сил, возникающих при работе механизмов. Также основания постоянно подвергаются действию разных химических веществ, которые оказывают на них разрушительное действие. Поэтому они должны быть прочными и устойчивыми к действию агрессивных сред. На предприятиях и в небольших мастерских эксплуатируются различные группы оборудования, имеющие разные характеристики. Фундаменты под каждую из них проектируются по соответствующим техническим условиям, соблюдение которых обеспечивает надежность возводимой конструкции.

Требования к фундаменту

Фундамент под оборудование должен соответствовать определенным требованиям, чтобы он мог успешно эксплуатироваться. Соблюдать их очень важно, так как обычно основание будет подвергаться воздействию агрессивных сред, динамическим нагрузкам, которые будет создавать промышленное оборудование, и т. д.

Необходимо, чтобы фундамент соответствовал следующим требованиям:

• высокий порог прочности, чтобы выдерживать и статические, и динамические нагрузки, которые будет создавать устройство;
• необходимо наличие такого свойства, как инертность или, другими словами, стойкость к химическим веществам;
• фундамент под оборудование должен иметь огромную массу, чтобы он мог гасить вибрацию, которую будет создавать включенный механизм;
• отклонения от плановых размеров должны быть минимальными, то есть фактические размеры должны практически полностью соответствовать расчетным показателям;
• площадь опоры должна быть больше, чем у аппарата, устанавливаемого на основание.

Стоит отметить, что прочность и химическая стойкость — это те свойства, от которых напрямую зависит срок службы фундамента. Теми веществами, которые негативно влияют на фундамент, являются:

• смазочные вещества;
• жидкости для охлаждения устройств;
• масла технического предназначения;
• топливо разного рода.

При подготовке к производству «работ технологическое обеспечение монтажа оборудования должно быть направлено на создание условий для достижения требуемой точности его установки на месте эксплуатации с наименьшими трудовыми и материальными затратами. Мероприятия по технологическому обеспечению осуществляют как на стадии проектирования и изготовления оборудования, так и при разработке технической документации в составе ППР (схем монтажа и технологических карт).

При этом необходимо обеспечить: преобладающее использование способов установки оборудования без остающихся в массиве подливки пакетов металлических подкладок, включая широкое применение регулировочных винтов оборудования; возможность применения технологии «безвыверочного» монтажа; достоверность контроля положения устанавливаемого оборудования по всем заданным показателям точности; собираемость соединений «оборудование — фундамент» без дополнительных пригоночных работ по исправлению положения фундаментных болтов; преимущественное применение конструкций фундаментных болтов, устанавливаемых в просверленные в готовых фундаментах скважины.

В ППР схемы и (или) технологические карты должны разрабатываться на основе технической документации предприятия-изготовителя и содержать следующие сведения: о способах и средствах установки оборудования, в том числе данные по типам, размерам и местам расположения опорных элементов; о методах и средствах контроля точности положения выверяемого оборудования с указанием используемых баз и производственных монтажных допусков; о допусках на высотное положение опорных элементов с учетом используемых способов обеспечения заданных показателей точности установки оборудования; об усилиях (крутящие моменты) затяжки фундаментных болтов, о средствах для контроля усилий закрепления, рекомендуемый инструмент и устройства для закрепления оборудования; о геодезическом обосновании монтажа и требования к установке геодезических знаков по СНиП 3.01.03-84, используемых при выверке оборудования.

Установку оборудования осуществляют на принятых в соответствии со СНиП 3.01.01-85 и 3.05.05-84 фундаментах, на которые, при необходимости, наносят при помощи струн, отвесов и т.п. дополнительные оси и отметки, предусмотренные в схемах монтажа или технологических картах. Одновременно подготовляют площадки на поверхности фундамента для установки опорных элементов (табл. 7).

Установка оборудования в проектное положение на фундаментах включает, как правило, следующие процессы и операции: укладку опорных элементов; предварительную установку оборудования на опорные элементы с совмещением отверстий базовой детали (станины, рамы, основания) с фундаментными болтами; выверку оборудования в плане по высоте и горизонтальности (вертикальности) путем осуществления необходимых регулировочных перемещений с контролем фактического положения и предварительной фиксацией перед подливкой бетонной смеси; подливку зазора «оборудование « фундамент»; закрепление оборудования затяжкой фундаментных болтов с заданным усилием. Требуемая точность положения оборудования по высоте и горизонтальности может быть достигнута методом безвыверочного монтажа, т.е. без использования регулировочных операций, за счет установки опорных элементов в пределах расчетных допусков. При выверке оборудования в плане регулировочные перемещения осуществляют с помощью грузоподъемных кранов, домкратов и монтажных приспособлений в пределах зазоров между стенками отверстий базовой детали оборудования и стержнями предварительно установленных фундаментных болтов или в пределах зазоров колодцев под закрепляемые при подливке оборудования фундаментные болты. По высоте и горизонтальности оборудование регулируют с использованием опорных элементов различных конструкций.

В зависимости от технологии производства работ и конструктивных особенностей соединения «оборудование — фундамент» (рис. 12) ) применяют постоянные или временные опорные элементы.

Применение временных опорных элементов характерно для соединений, изображенных на рис. 12, а. При образовании этих соединений опорные элементы применяют только для регулировки положения оборудования перед его закреплением на массиве подливки. В соединениях (рис. 12, б) используют постоянные опорные элементы как для выверки, так и закрепления оборудования. Подливка в этом случае имеет вспомогательное значение. Соединения (рис. 12, в) применяют в тех случаях, когда допуски на установку оборудования по высоте сопоставимы с показателями точности изготовления фундаментов.

При установке оборудования на фундаментах преимущественно должны использоваться соединения, показанные на рис. 12, а, е. Соединение, приведенное на рис. 12, б, рекомендуется использовать для установки на опорных элементах оборудования, требующего окончательного закрепления сразу после выверки.

Конструкции соединений «оборудование — фундамент» выбирают при проектировании оборудования и указывают в монтажных чертежах или инструкциях по эксплуатации (монтажу). При отсутствии таких указаний выбор типов соединений и видов опорных элементов должен быть осуществлен монтажными организациями и отражен в технологических картах или схемах монтажа, входящих в ППР.

В качестве постоянных опорных элементов при установке оборудования на месте эксплуатации применяют: пакеты плоских или клиновых металлических подкладок; опорные башмаки; жесткие опоры (бетонные подушки). При использовании пакетов или башмаков они должны быть включены в комплект поставки оборудования (ГОСТ 24444—87).

Рис. 12. Типы соединений «оборудование — фундамент» а — с опиранием на бетонную подливку при использовании временных опорных элементов; б с опиранием иа постоянные опорные элементы; в « с опиранием непосредственно на фундамент; I — оборудование; 2 фундаментный болт; 3 « бетонная подливка; 4 фундамент; 5 — временный опорный элемент; 6* —постоянный опорный элемент

В качестве временных опорных элементов (табл. могут быть использованы: регулировочные (отжимные) винты оборудования; установочные гайки фундаментных болтов; инвентарные домкраты; сокращенное количество пакетов металлических подкладок; винтовые опорные устройства (винтовые подкладки) и др.

Выбор конструкции временных опорных элементов (при отсутствии регулировочных винтов в оборудовании) производится монтажной организацией, осуществляющей разработку схем монтажа и технологических карт.

Количество опорных элементов и их расположение по контуру оборудования определяют исходя из условий обеспечения устойчивого положения выверенного оборудования в процессе подливки и исключения недопустимых прогибов опорных частей оборудования под действием собственной массы и усилий предварительной затяжки фундаментных болтов.

Площадь опирания временных опорных элементов на фундамент определяют из следующего соотношения: S > 6nF + 0,015m где п — число фундаментных болтов, затягиваемых для фиксации оборудования перед подливкой; т — масса оборудования, кг; F — расчетная площадь поперечного сечения фундаментных болтов, см* (табл. 9).

Для регулировочных винтов оборудования S — площадь опорной пластины.

Суммарную грузоподъемность временных опорных элементов определяют по соотношению Wn > hSmg + nF%, где О~0 — расчетное напряжение предварительной затяжки фундаментных болтов 210-250 МПа); g » 9,8 м/с2. Установка на регулировочных винтах. Опорные пластины (рис. 13) устанавливают на фундаменте в соответствии с расположением регулировочных винтов (табл. 10) в опорной части оборудования. Места расположения опорных пластин на фундаментах выравнивают. Предельные отклонения площадок под опорные пластины от горизонтальности должны быть не более 10 мм/м.

Рис. 14. Выверка оборудования на установочных гайках с упругим элементом а — установка с превышением на 2—3 мм, б — регулировка положения затяжкой крепежных гаек; в установка дополнительных гаек при использовании съемных болтов или болтов с цангами; 1 оборудование; 2 — фундаментный болт; 3 крепежная гайка; 4 — тарельчатая шайба; 5 установочная гайка; 6 — фундамент; 7 — бетонная подливка; 8 — вспомогательная гайка; 9 — шайба

Перед установкой оборудования на фундаменте размещают вспомогательные опоры, в противном случае регулировоч ные винты в исходном положении должны выступать ниже опорной поверхности оборудования на одинаковую величину, но не более чем на 20 мм. Положение оборудования по высоте и горизонтальности следует регулировать всеми винтами, не допуская отклонения от горизонтальности более чем 10 мм/м. После выверки оборудования положение регулировочных винтов необходимо фиксировать стопорными гайками. Перед подливкой бетонной смеси резьбовую часть регулировочных винтов следует предохранять от соприкосновения с бетоном, обертывая их плотной бумагой или нанося консистентную смазку. Перед окончательным закреплением оборудования регулировочные винты отворачивают на 2—3 оборота. Многократно используемые винты вывинчивают полностью, а оставшиеся отверстия заделывают пробками или цементным раствором с нанесением маслостойкой краски. Затем закрепляют оборудование затяжкой фундаментных болтов с заданным усилием.

Установка на гайках фундаментных болтов. Этот способ применяют: на установочных гайках с упругим элементом (рис.. 14); непосредственно на установочных гайках (рис. 15); на ослабленных (срезных) установочных гайках (рис. 16).

В качестве упругих элементов применяют металлические тарельчатые, резиновые или пластмассовые шайбы. Оборудование на тарельчатых шайбах и установочных гайках выверяют в такой последовательности: регулируют установочные гайки с шайбами по высоте так, чтобы верх тарельчатой шайбы был на 2—3 мм выше проектной отметки опорной поверхности оборудования; опускают оборудование на опорные элементы; проводят выверку оборудования с регулировкой положения и выборочной затяжкой крепежных гаек; осуществляют подливку оборудования и последующее закрепление посредством затяжки крепежных гаек с заданным усилием.

При установке оборудования без использования упругих элементов его выверяют, регулируя положение непосредственно установочными гайками. При этом исходное положение установочных гаек должно быть выдержано с точностью !;1 мм. При безвыверочном монтаже гайки устанавливают по высоте с расчетной точностью.

Установочные гайки перед подливкой выгораживают опалубкой, которую удаляют после схватывания бетона, а их свинчивание на 3—4 мм производят перед окончательной затяжкой фундаментных болтов. Если оборудование выверяют на ослабленных (срезных) установочных гайках, то их изготовляют из менее прочного материала, чем крепежные гайки (могут быть также использованы стандартные гайки с уменьшенной на 50—70% высотой или с проточками).

Установка на инвентарных домкратах (или винтовых подкладках). Для установки оборудования в проектное положение по высоте и горизонтальности могут быть использованы винтовые, клиновые, гидравлические и другие домкраты, обеспечивающие требуемую точность, удобство и безопасность [(регулировки (см. табл. 8). Выверку производят в следующей последовательности:

• домкраты, размещенные на подготовленных фундаментах, предварительно регулируют по высоте с точностью ±1 мм для последующей выверки оборудования с расчетной точностью при безвыверочном монтаже;
• опутают на домкраты оборудование;
• выгораживают инвентарные домкраты опалубкой;
• осуществляют подливку оборудования; извлекают домкраты;
• затягивают фундаментные болты г заданным усилием (оставшиеся ниши заполняют составом, используемым при подливке).
• При регулировании положения оборудования в плане отрыв основания домкрата от поверхности фундамента не допускается.

Установка на пакетах подкладок. Пакеты металлических подкладок применяют в качестве постоянных (при наличии (специальных указаний в документации предприятия-изготовителя) опорных элементов. Пакеты составляют из стальных ми чугунных установочных и регулировочных подкладок толщиной соответственно 5 мм и более и 0,5—5 мм. Общее число подкладок в пакете, как правило, не должно превышать 5 шт.

При использовании подкладок в качестве временных опорных элементов требуемое положение оборудования по высоте и горизонтальности может быть достигнуто: регулировочными перемещениями, при этом исходное высотное положение опор не должно отличаться от проектного более +1 мм; без использования регулировочных перемещений (за счет установки опор с заданной точностью по высоте). При использовании пакетов подкладок в качестве постоянных опорных элементов оборудование устанавливают в проектное положение по высоте в следующей последовательности: выставляют пакеты подкладок на фундаменте на 1,5-2 мм выше проектной отметки опорной поверхности оборудования (при наличии в пакете клиновой пары исходное положение пакетов должно быть на 4—6 мм ниже проектной отметки); опускают оборудование на опорные элементы; выверяют его положение при помощи регулировочных или клиновых подкладок; устанавливают базовые поверхности на 1—1,5 мм выше проектной отметки; затягивают фундаментные болты (с заданным усилием и контролируя положение базовых поверхностей); производят подливку под оборудование.

Для выверки целесообразно использовать пирамидальные пакеты подкладок в комплекте с клиновыми подкладками (табл. 11-13, рис. 17).

Установка на жестких опорах (бетонных подушках). Достижение требуемого положения оборудования по высоте и горизонтальности при помощи жестких опор осуществляется, как правило, с использованием, метода безвыверочного монтажа. Допускается применение дополнительных регулировочных подкладок, а также клиновых пар для выверки особо точного оборудования.

Бетонные опоры выполняются непосредственно на фундаменте. Для изготовления опор применяют бетонную смесь по ГОСТ 7473—85. Бетонные опоры изготовляют строители по заявке монтажной организации.

Типоразмер	Размеры, мм (см. рис. 17, о»)				Размеры фундаментных болтов	Пределы регу-лирова-вания, мм	Масса 1 шт.,
а	б	п	т
75×50 100×75 150×100	75 100 150	50 75 100	7,5 10 10	15 20 25	ДоМЗб М36-М64 М64-М90	7,5 10 15	0,33 0,9 2,1

Описание параметров

Кроме двух основных свойств, очень важно, чтобы фундамент под оборудование мог успешно гасить вибрации, которые создает рабочий механизм. Это является очень важной функцией, так как если вибрации будут постоянно воздействовать на основание и агрегат, то от этого снизится срок эксплуатации. В некоторых случаях это негативно будет сказываться даже на соседних устройствах. Сами по себе вибрации возникают из-за того, что в промышленных машинах постоянно работают неравномерно расположенные вращающиеся детали.

Что касается совпадений с проектом и расчетами, то здесь важно отметить, что кроме стандартных высоты, длины и ширины, должны совпадать даже места расположения креплений оборудования. Допускаются лишь самые минимальные расхождения между проектом и фактической конструкцией.

Здесь можно добавить, что устройство фундамента под оборудование, которое весит до 2 т и считается малогабаритным, не всегда необходимо. Если такой аппарат помимо небольшого веса еще и не вызывает сильных динамических нагрузок во время работы, то его можно монтировать непосредственно на железобетонный пол. В некоторых случаях можно установить его на межэтажное перекрытие.

Основания под металлообрабатывающие станки

Металлорежущие станки отличаются большим числом разновидностей. С помощью их выполняют самые разные операции. Обычно их масса не превышает 25 тонн. Только уникальные машины имеют больший вес.

Рассчитывать габариты оснований можно по специальным таблицам. Они ускоряют и упрощают выполнение вычислений. Пример такой таблицы представлен ниже. В ней приведены формулы расчета высоты фундаментной конструкции под разные группы металлорежущих станков в зависимости от длины (L) основы, выражаемой в метрах.

№	Названия станков	Высота основания, м
1	Токарные полуавтоматические и автоматические	0,2*√ L
2	Токарные горизонтально-протяжные	0,2*√ L
3	Карусельно-фрезерные и обычные фрезерные горизонтальные и вертикальные	0,6*√ L
4	Карусельные (автоматы и полуавтоматы вертикальные)	0,6*√ L

Площадь основания в упрощенном случае под металлорежущие станки определяют по аналогичному параметру станины устанавливаемого механизма. Высоту бетонных конструкций рассчитывают по таблице выше. При этом для станков прецизионных вносят поправку в виде коэффициента 1,2. На него умножают рассчитанное табличное значение толщины основы.
Нужно учитывать, что расстояние от крепежных анкеров до граней основания, следует оставлять более 12 см, а от станины механизма – не меньше 10 см.

Если устанавливаются нетяжелые станки (массой максимум 4 т), например, сверлильные, зуборезные, фрезерные, то достаточно возвести под них основу 25 см высотой. При этом можно армирование не проводить.

Когда масса монтируемого оборудования составляет больше, чем 12 т или станки создают сильные динамические нагрузки во время своей работы (например, поперечно-строгальные, долбежные), то укладывают арматуру. Это делают перед заливкой бетона. Используют очень часто в работе прутья стальной арматуры (сечением 6-8 мм). Из них делают сетку с ячейками примерно 15 на 15 см. При этом расстояние от станины до арматуры должно быть около 5 см.

Регламентации по обустройству

Выше были рассмотрены основные требования, которым должен удовлетворять любой фундамент, предназначенный для установки на нем промышленного оборудования. Однако существуют и другие требования — для фундамента под оборудование с динамическими нагрузками, которым он должен соответствовать.

1. Проектировочные работы, как и практическая часть по обустройству основания, должны проводиться лишь компетентными специалистами, которые, кроме этого, имеют еще и опыт проведения данного вида работ.
2. Для того чтобы создать правильный и полноценный проект, необходимо, чтобы в наличии были все требуемые данные.
3. Во время устройства фундамента под оборудование необходимо периодически проводить контроль качества.
4. Очень важно, чтобы действия всех участников рабочего процесса были строго скоординированы.
5. Те фундаменты, что уже были возведены, должны эксплуатироваться лишь с тем оборудованием, для которого они предназначаются. Для этого имеется техническая документация.
6. Для строительства можно использовать лишь те материалы, которые подходят по проектной документации.
7. В будущем нужно проводить обслуживание фундамента, чтобы конструкция эксплуатировалась максимально долго.
8. В качестве крепления рекомендуется использовать максимально простые детали. К примеру, это могут быть анкерные болты, которые вмуровываются в бетон.

Нормативная база для сооружения фундаментов под машины

Проектирование оснований регламентируется рядом строительных нормативов, ГОСТов, правил. Соблюдение требований, представленных в них, приводит к получению качественного результата.

Выставленная опалубка с арматурным каркасом

Основным документом при конструировании фундаментов под машины с динамическими нагрузками является СП 26.13330.2012 (это новая редакция «СНиП 2.02.05-87»). Этот свод правил основывается на ряде других нормативных документов.

Разные виды агрегатов

При устройстве фундамента под оборудование, необходимо понимать, что в настоящее время существует огромное количество разных машин, которые объединены в группы. Для каждой группы необходимо создавать основание по своим правилам и с разными требованиями.

В настоящее время существуют следующие виды групп, для которых нужно возводить отдельные фундамент.

1. Агрегаты, у которых имеется криво-шатунный механизм. Сюда можно отнести поршневые компрессоры, лесопильные рамы и прочее.
2. Отдельной группой выступают турбоагрегаты, к примеру, турбокомпрессоры.
3. Некоторое электрическое оборудование, такое как моторы-генераторы также нуждаются в основании.
4. Обустраивается фундамент под промышленное оборудование прокатного типа.
5. Отдельной группой выступают станки для резки металла и прессы разного предназначения.

Виды оснований

Далее будут представлены разные виды оснований, которые используются для монтажа различного оборудования:

1. Наиболее простой вариант — это фундамент-плита без подвала. Здесь существует ограничение, которое заключается в том, что установить такое основание можно лишь на первом этаже. Кроме того, плита получается достаточно дорогая, так как приходится тратить значительное количество средств на строительные материалы. Однако есть и хорошее преимущество, которые заключается в том, что фундамент отлично гасит вибрации.
2. Второй вариант — это рамная основа, которая снабжена ростверком из балок. Данное основание характеризуется тем, что способно хорошо переносить колебания с высокой частотой. По этой причине очень часто применяется для монтажа механизмов, у которых наблюдается ударный принцип действия.
3. Третий вариант — это ступенчатая опора. Такое основание возводится только со второго этажа. В данном случае нагрузка от оборудования будет передаваться внешними стенами, а также перегородками.
4. Последняя разновидность фундамента под динамическое оборудование — это фундамент-перекрытие, имеющее подвал. Обустраивать такое основание можно лишь выше первого этажа. Все вибрации, которое будет создавать оборудование, в данном случае будет передаваться перекрытиям, то есть перекрытиям каркаса. Сам по себе фундамент способен выдерживать лишь незначительные колебания.

На сегодняшний день довольно популярными становятся такие основания, которые имеют пружины или же виброопоры другого типа. Они часто используются для установки механизмов, относящихся к легкому и среднему типу по своему весу. Существует такое приспособление, как демпфер, которое предназначено для гашения вибраций. Лучше всего оно подходит для установки под основы рамного типа. Стоит отметить, что фундамент под технологическое оборудование делится на два вида.

Первый тип — это бесподвальный фундамент. У него практически полностью отсутствует часть, которая располагается над полом. Второй же тип — подвальный, у которого данная часть развита достаточно сильно.

Обследование фундаментов здания, кровли зданий и сооружений

1. Обследование зданий и сооружений
2. Обследование кровли
3. Техническое задание

• Обследование зданий и сооружений тесно взаимосвязано с обследованием фундаментов здания. Обследование кровли также входит в состав работ по обследованию зданий и сооружений.

Выполнение обследования фундаментов прибегают в случае обнаруженных видимых дефектов — заметном искривлении горизонтальной линии цоколя или трещин в нижней части стен, которые уже распространяются на 1м высоту здания и раскрылись на 0,5мм.

Но беспокойство владельцев недвижимости должны вызвать и такие, на первый взгляд, безобидные факты, как образование поверхностной влаги на стенах подвала и цоколя, образование волосяных трещин между железобетонными блоками фундамента или панелями перекрытий. Все это — повод обратиться в специализированную организацию для обследования фундаментов здания.

Обследования в отношении фундаментов обязательно проводить при планируемой реконструкции зданий, связанной с увеличением этажности, надстройкой мансардного этажа или углублением подвала. Если планируется изменение функционального назначения, установка тяжелого технологического оборудования — также необходимо провести обследование.

Реконструкции незавершенного строительством объекта или о его демонтаже.

Обследование фундаментов здания производится УЗК неразрушающими методами контроля. Во многом зависит от субъективных факторов. Один из недостатков методов — испытания проводятся выборочно и не позволяют проконтролировать всю площадь фундамента. Далее, они сопровождаются проверочным расчетом, поэтому, результаты обследований могут быть приняты как ориентировочные.

Физические методы основаны на скорости распространения физических явлений в конструкциях. Такие обследования объективны и дают высокую точность результатов.

Фундаменты группового и индивидуального типа

На сегодняшний день фундаменты под монтаж оборудования могут быть индивидуальные и групповые.

Что касается группового вида, то данный фундамент предназначается для размещения нескольких промышленных агрегатов легкого или среднего веса — до 8 тонн. При этом у них должна быть жесткая станина, нормальная точность работы, а эксплуатироваться они должны в основном в статическом режиме. Толщина обычно составляет от 150 до 250 мм. Жестко станиной считается та, у которой соотношение длины к высоте — не более чем 2 к 1.

Что же касается строительства фундамента под оборудование индивидуального типа, то в данном случае на основание устанавливается механизм, масса которого позволяет его отнести к среднему или тяжелому классу. Кроме этого, обычно такие механизмы характеризуются динамическими нагрузками среднего или значительного класса. Такое основание не только успешно гасит вибрации, но и изолирует агрегаты друг от друга. Это важно, так как в таком случае отсутствует колебания между ними.

Можно добавить, что машины, которые имеют средний или легкий вес, а также характеризуются статическим периодом работы, нередко монтируются прямо на железобетонный пол или же перекрытие. Если необходимо такое основание, можно дополнительно усилить бетонной стяжкой, чтобы не заливать отдельный фундамент.

Технические условия на изготовление фундамента.

Для станков нормальной точности: Несущая способность грунта 5кг/м2. При необходимости фундамент нагрузить дополнительной нагрузкой (бетонными блоками, блюмсами и т.п.), превышающей массу станка в 3-4 раза и ежедневно до окончания усадки проверять нивелиром высотные отметки по реперу, не связанному с фундаментом.

Для станков повышенной точности: Фундамент должен выполняться со свободными боковыми гранями и применяться тяжелый бетон проектных марок по прочности на сжатие 150-200 кг/см2. Для заливки фундамента применять бетонную смесь с объёмным соотношением цемент-песок- щебень 1:1:3 (марка бетона не ниже М250). Глубина фундамента Н > 0,6 √F, где F – площадь фундамента. Фундамент армируется единой решёткой по длине, ширине и высоте с величиной ячейки 200 мм. Диаметр арматуры зависит от величины фундамента и может быть от 12 мм до 20 мм.

Прочность бетона фундамента. Монтаж станка может быть допущен при достижении бетоном прочности на сжатие не ниже 50% проектной (примерно соответствует семидневному бетону). К моменту пуска станка прочность бетона должна быть не ниже 70% проектной (примерно соответствует 15 дневному бетону). Срок полного твердения бетона – 28 дней. Качество бетона контролируют по прочности контрольных кубиков 200х200х200 мм. Прочность бетона в готовом фундаменте может быть грубо оценена по звуку и ударам.

Какие материалы используются для строительства

Так как фундамент должен быть очень прочным, устойчивым к вибрациям, а также к воздействию химических веществ, то и расходные материалы должны быть высокого качества, чтобы получить хорошее основание. Для обеспечения результата используют следующие расходные материалы:

• готовые железобетонные блоки, во время строительства их перевязывают друг с другом;
• сам железобетон, который можно получить, если заливать арматурный каркас в опалубке;
• понадобится качественный металл, если необходимо создавать свайные конструкции с ростверками в виде рамы.

Очень важно использовать качественный цемент для подвального и бесподвального фундамента. Если будут устанавливаться легкие агрегаты, то можно использовать марку М200 или М300. Если планируется монтаж тяжелого промышленного агрегата, то необходимо использовать марку М400. Цемент должен принадлежать к классу В15.

Стоит отметить, что при обустройстве фундамента в частном цеху или в домашней мастерской можно использовать в качестве исходного сырья бутовый камень. Редко, но все же иногда встречается фундамент кирпичного типа. То есть кирпичи укладываются на цементную основу. Здесь очень важно, чтобы грунтовые воды располагались достаточно глубоко. Чаще всего такая основа применяется только для тех машин, чья масса не превышает 4 тонн. Толщина фундамента обычно составляет минимум 50 см. Важно добавить, что в таком случае применение силикатного кирпича исключается.

Раньше довольно часто устанавливали легкие машины на деревянный пол, однако сейчас это практически исключено. Основной недостаток связан с тем, что дерево слишком сильно коробится, и очень быстро, из-за чего меняется форма основания. Деревянный пол можно использовать, но лишь в качестве временной основы.

Что касается крепления оборудования к основанию, то в данном случае всегда используется болтовое соединение, которое прописано в СП. Стоит лишь отметить, что если агрегат характеризуется высокими ударными нагрузками или сильными вибрациями во время работы, то используются болты не менее 42 мм, и съемного типа. Также очень важно, чтобы расстояние от нижнего конца болта до подошвы фундамента составляло не менее 10 см. На сегодняшний день популярным стало химическое анкерное крепление.

Допустимые отклонения от стройзадания.

Стройзадание является проектным заданием для разработки фундамента и определяет конструкцию только верхней части. Верхняя часть, поверхность для установки станка должна быть ровной, «гладкой», без уклонов и выпуклостей. Допустимые отклонения: – установочных поверхностей на фундаменте, возведенных до проектной отметки: По плоскости в любом направлении +-0,2/500 мм По высоте -5 мм По уклону 1/1000 мм Строители обычно творчески относятся к изготовлению фундамента, требования на чертежах не читают – а делают по сантиметровым строительным допускам. Внимание. Станок, установленный на полу при отсутствии фундамента без выверки по уровню и без крепления к полу, через короткое время теряет свою точность, изнашиваются направляющие и в результате станок требует ремонта. Подготовительные работы с опорами. Подготовка клиновых башмаков заключается в снятии консервационной смазки, краски и грязи с рабочих поверхностей, особенно обратить внимание на наклонные и прилегающие к станине. Смазка наклонных поверхностей консистентной смазкой. Установка клиновых башмаков в крайнее нижнее положение. Монтаж станка. Очистить нижнюю поверхность станины станка от консервации и грязи, особенно места прилегания клиновых башмаков. Установить станину станка на четыре вспомогательные опоры, расположенные по углам станины между анкерными колодцами фундамента, согласно документации так, чтобы отверстия в станине совпадали с центрами анкерных болтов в анкерных колодцах фундамента. Высота вспомогательных опор должна быть на 5 мм меньше высоты клиновых башмаков в нижнем положении. Собрать всю структуру станка (стойка, стол, шпиндельная бабка, магазин инструментов, телескопическая защита) и часть кабинета, которая не будет мешать заливке бетоном анкерных колодцев.

Установка и выверка станка. Установить стол станка по центру перемещений. Используя станочный уровень, установленный в центре стола в двух взаимно перпендикулярных положениях, выставить станок на четырёх вспомогательных опорах с точностью 0,1/1000 мм с помощью домкрата и стальных прокладок толщиной 0,5 – 1 мм. Используя анкерные болты с приваренными шайбами для поддержки клиновых башмаков, привернуть все клиновые башмаки к станине станка (см. чертёж). Площадь в плане анкерного колодца должна быть больше площади клинового башмака. Клиновые башмаки должны быть в нижнем положении. Залить анкерные колодцы водой для пропитки фундамента вокруг колодцев. Выдержать с водой 8 часов. Заполнить анкерные колодцы малоусадочным бетоном марки не ниже М300. Уплотнить вибратором и подлить вручную бетон под клиновые башмаки так, чтобы он стоял на щебне бетона и был залит по всей нижней поверхности башмака. Выдержать залитый в анкерные колодцы бетон 4 дня постоянно влажным для лучшего затвердевания. Ослабить крепёжные гайки на анкерных болтах. Поднять станок с помощью клиновых башмаков, чтобы убрать вспомогательные опоры. После 7 дней выдержки бетона, залитого в анкерные колодцы, можно выставить станину станка в горизонтальной плоскости в соответствии с сертификатом качества на данный станок с помощью домкрата, клиновых башмаков и станочного уровня 0,02/1000 мм. Верх фундамента между клиновыми башмаками заровнять цементным раствором и «зажелезнить». Окончательно затвердевший и выдержанный фундамент покрасить маслостойкой краской для предохранения от разрушающего действия масла и СОЖ. Произвести затяжку гаек на анкерных болтах динамометрическим ключом с моментом, указанном в таблице. При этом, следить за тем, чтобы уровень не изменял показаний при равномерном затягивании гаек.

Фундаменты для фрезерных станков, обрабатывающих центров, расточных и шлифовальных станков могут сильно отличаться по конфигурации и требованиям, будут рассмотрены в дальнейших статьях

Проектирование

Проектирование фундаментов под оборудование — это первоначальный этап всей работы. В данном случае исходными данными для проведения проектировочных работ являются следующие факторы:

• характеристики грунта, к примеру, глубина промерзания, расположение подземных вод, структура и т. д.;
• статическая нагрузка;
• сила вибраций или динамическая нагрузка;
• опорная площадь станины самого оборудования;
• важную роль играет температурный режим, при котором будет эксплуатироваться основа.

Еще одно важное требование, которое должен учитывать проектировщик — это воздействие агрессивных сред, а также защитные меры. Прежде чем начать строительство, необходимо провести гидрогеологическое инженерное исследование почвы, чтобы узнать ее характеристики. Если грунт считается рыхлым, то фундамент должен быть более массивным.

Проектирование фундаментных конструкций

Проектирование фундаментов под оборудование – это первоначальный этап их строительства, который выполняется по техническому заданию. Все расчеты проводятся при этом согласно действующим строительным нормам и правилам.

Фундамент под группу механизмов

Исходными данными для проведения нужных вычислений для определения эксплуатационных параметров опорной конструкции являются:

• характеристика грунта (глубина промерзания, структура, расположение подземных вод, несущие способности и прочие параметры);
• действующая статическая нагрузка;
• расчетные динамические силы (величина вибраций);
• опорная площадь станины агрегата;
• температурный режим эксплуатации воздвигаемой основы;
• условия эксплуатации устанавливаемых механизмов, а также их рабочий режим;
• характер окружающей машину застройки (показывает действие внешних сил на создаваемую опору).

Проект также должен учитывать наличие агрессивных сред и мероприятия по защите основы от них.

Гидрогеологические свойства грунта определяются с помощью предварительного проведения соответствующих инженерных исследований. На рыхлых типах почв требуется возведение более массивных опор, чем на скальных породах.

Статическая нагрузка – это вес механизма, который указывается в паспорте к нему либо инструкции по эксплуатации. По расчетному значению давления на ростверк определяют величину динамических сил. Они возникают во время работы агрегатов из-за движения их узлов.

Найденную величину давление корректируют с учетом 2-х коэффициентов: постоянной осадки грунта (она составляет 0,7÷1,0) и условий работы (начиная с 0,5, применительно к кузнечному молоту, до 1,0 при монтаже токарно-винторезных агрегатов).

Значение первой константы зависит от степени влажности почвы.

Выполняя расчеты, необходимо учитывать то, что суммарная действующая (статическая и динамическая) нагрузка, передаваемая к подошве основы, должна быть меньше несущей способности грунта.

Основания, на которые планируется монтировать механизмы с дальнейшей подливкой бетонным раствором (что обязательно указывается в конструкторской документации), сдаются под установку высотой на 50-60 мм ниже ее проектного значения. Если бетонирование не предусмотрено, все параметры основы должны соответствовать рабочему проекту.

Принимаемые конструкторские решения должны обеспечивать долговечность, надежность, а также экономичность создаваемого фундамента. На практике часто создают несколько проектов, после чего проводят сравнение их с технико-экономической точки зрения. При этом выбирают оптимальный вариант.

Надежность создаваемой конструкции должна обеспечиваться на всех этапах ее строительства.

Рекомендации по расчету фундаментов для монтажа оборудования приводятся в видеоролике далее. В общем случае, зная значение массы механизма, тип грунта под ним, а также условия его работы, можно рассчитать требуемые параметры опорной конструкции. Возводимое основание должно соответствовать техническим условиям на его сооружение. Также при проектировании учитываются санитарно-эпидемические и экологические нормативы.

Вертикально-фрезерный станок на металлической раме

Расчетные работы

Расчет фундамента под оборудование — это следующий этап его строительства. Основой расчетов в данном случае станут два фактора. Первый из них — это несущая способность грунта, а второй — это статическая и динамическая нагрузка, которую будет оказывать монтируемое устройство. В данном случае необходимо рассчитать все так, чтобы сумма нагрузок статического и динамического типа, которые будут передаваться через подошву фундамента грунту, была равна несущей способности почвы.

При расчетах фундамента для оборудования важно вычислить статическую нагрузку. Она зависит от массы оборудования. Что касается расчетов динамической нагрузки, то она вычисляется по давлению, которое воздействует на ростверк фундамента. Стоит отметить, что давление, которое возникает из-за массы станка, необходимо корректировать, используя следующие коэффициенты:

• постоянная условий работы, которая начинается от 0,5 для кузнечного молота и составляет до 1,0 для станка токарно-винторезного типа;
• постоянная осадка грунта от 0,7 до 1,0, которая варьируется в зависимости от влажности почвы.

Зная все три необходимые составляющие, не составляет труда провести все требуемые расчеты, чтобы получить точные характеристики, необходимые для основания конкретного станка.

Строительство основания для оборудования

Строительство простейшего основания плитного типа, под станок или маломощный пресс, происходит следующим образом:

• Вначале следует определить месторасположение основания. Фундамент не должен соприкасаться со стенками, колоннами или внутренними перегородками самого здания. Минимальное расстояние от фундамента пресса до фундамента цеха равно 100 сантиметрам. Иначе вибрация перейдет на основание несущих стен, колон или перегородок.
• После этого следует определить положение крепежных (фундаментных) болтов, фиксирующих станину пресса или станка. При этом нужно учитывать, что минимальное расстояние от края фундамента до оси болта рано 20 сантиметра. То есть, фундамент должен выступать за края станины, как минимум на 20-30 сантиметров.
• Определив вышеупомянутые параметры можно приступать к земляным работам (рытью котлована). Причем глубина выемки грунта в не отапливаемом цеху равняется глубине промерзания + 25-40 сантиметров. В отапливаемом цеху глубина фундамента равняется 50-80 сантиметрам. Габариты самого котлована, равны ширине и высоте фундамента + глубина залегания подошвы. Ведь стенки котлована, как правило, обустраивают под наклоном в 45 градусов.
• Завершив земляные работы можно заняться повышением несущей способности грунта, подсыпав на дно двухслойную песчано-гравиевую подушку (по 15-20 сантиметров на каждую фракцию).
• Следующий этап – строительство опалубки, опоясывающей контур фундамента. Ее собирают из съемных металлических или деревянных щитов, соединенных поперечными стяжками.
• На следующем этапе во внутреннюю полость основания вводят армирующий каркас (в основаниях для небольших станков можно обойтись без каркаса), а дно опалубки укрывают слоем гидроизоляции (рубероида). В особых случаях на дно основания укладывают особый материал, гасящий вибрацию (дубовый брус или что-то другое).
• После этого внутреннюю полость заполняют бетоном, укладывая раствор слоями по 10-15 сантиметров.

Причем каждый слой тщательно утрамбовывается. Заливка и тамбовка каждого слоя должна завершиться до схватывания раствора (35-40 минут от момента введения бетона в опалубку).

• В финале в верхний слой заливки вводят фундаментные болты с коническими или загнутыми торцами.

Фундамент считается готовым к эксплуатации спустя 25-30 дней от момента заливки. За это время монолит основания выйдет на расчетную прочность. Раньше этого срока оборудование на фундамент не монтируют.

Армирование фундамента под оборудование

Для того чтобы качественно и правильно провести армирование фундамента, необходимо знать несколько основных пунктов:

1. Чтобы добиться максимальной прочности от армирования, необходимо закреплять прутья в «клеточку».
2. В данном случае рекомендуется не использовать сварку для соединения прутьев, а скреплять их при помощи проволоки. Таким образом можно снизить количество швов и более хрупких соединений.
3. Можно сделать конструкцию еще более прочной, если в углах конструкции загибать арматуру. Кроме того, само соединение лучше всего производить внахлест.

Стоит также отметить, что армирование фундамента разного типа производится разными методами. Наиболее трудоемкий — процесс армирования ленточного фундамента. Он требует больше всего затрат и строительных материалов. Можно проводить армирование плитного фундамента. Однако данный процесс достаточно сложный, а также требует высокой квалификации специалиста. Кроме того, рекомендуется иметь опыт такой работы.

Источник: furnilux.ru