Рекомендации по проектированию фундаментов под технологическое оборудование, возводимых в условиях реконструкции

Проектирование и заливка за 45 дней

Закажите проектирование стального или бетонного фундамента под оборудование, который выдержит предусмотренные статистические и динамические нагрузки. Зальем основание в соответствии с действующими строительными нормами и ГОСТ: оно погасит сотрясения, толчки, удары и вибрации.

Выполним работы в течение 1,5 месяцев — заключаем договор, поэтому гарантируем соблюдение сроков. Опыт с 1960 года — реализовали 270 проектов, смотрите портфолио »

Фундаменты под оборудование — особенности монтажа

Фундаменты под оборудование отличаются от оснований жилых или промышленных строений не только размерами. Суть различий кроется в самой конструкции таких фундаментов. Ведь такие основания ведь должны противостоять не только статическим (несущим), но и динамическим нагрузкам, источником которых является закрепленное на фундаменте оборудование.
К тому же, те условия, в которых эксплуатируется фундамент под оборудование, мягко говоря, далеки от идеала. Ведь помимо вибрации корпуса такое основание поглощает и массу агрессивных веществ – смазок, масел, охлаждающих жидкостей и прочих субстанций, действующих на тело фундамента самым разрушительным образом.

Но в этой статье мы расскажем вам не об отличиях между классическим основанием и фундаментом для оборудования, а о способе строительства конструкций, способных удержать и массу, и вибрацию любых станков и механизмов.

Устройство фундаментов под технологическое оборудование: общие правила

Сооружение фундамента под промышленное оборудование предполагает строительство конструкции с оригинальными качествами, а именно:

• Значительной массой – чем больше вес основания, тем выше сопротивляемость вибрации.
• Повышенной прочностью – чем выше стойкость к статическим и динамическим нагрузкам, тем больше период эксплуатации и самого фундамента, и смонтированного на основании оборудования.
• Высокой устойчивостью к агрессивным средам – чем выше инертность хотя бы верхних слоев фундамента, тем дольше он прослужит в роли основания для станка или механизма.

Причем указанные характеристики дополняются еще и минимальными допусками по габаритам фундамента. То есть, на «своем месте» должны находиться не только болты, с помощью которых производится установка оборудования на фундамент – отклонения от расчетных габаритов (длинны, высоты, ширины) должны сводиться к минимуму.

Уклон ростверка должен отсутствовать в принципе. Иначе эксплуатационные нагрузки распределятся неравномерно, что уменьшит срок службы и основания и станины механизма.

Разновидности конструкций оснований

Подобный набор характеристик могут обеспечить только следующие разновидности конструкций фундаментов:

• Бесподвальное основание плитного типа, гасящее вибрацию своей массой. Такие фундаменты можно залить в опалубку только на первом этаже цеха. Подобная конструкция обойдется в значительную сумму, поскольку на сооружение цельного основания плитного типа тратят максимальный объем строительного материала. Однако самые крупные станки и механизмы монтируют только на таких фундаментах.
• Подвальное основание-перекрытие, монтируемое на втором этаже и выше. Такой фундамент гасит вибрацию, передавая колебания на каркас самого цеха (посредством контакта с межэтажным перекрытием). По сути – это такая же плита, только не залитая, а собранная из железобетонных изделий, установленных на балки межэтажного перекрытия. Подобное основание способно противостоять только статическим нагрузкам или вибрации с минимальной амплитудой.
• Стенчатый фундамент, развивающий идею ленточного основания. Несущую нагрузку и вибрацию в данном случае принимают несущие стены или внутренние перегородки. Как правило, подобные фундаменты подводят под механизмы, расположенные на втором этаже цеха.
• Основания рамного типа (с балочным ростверком). Такая конструкция выдерживает высокочастотную вибрацию. Поэтому в большинстве случаев фундаменты для ударных механизмов имеют «рамную» конструкцию. Ведь в опоры рамы можно вмонтировать демпферы, гасящие вибрацию.

↑

Конструкционные материалы оснований

Разумеется, основания подобного качества невозможно соорудить из первого попавшегося стройматериала.

И в большинстве случаев такие фундаменты строят из:

• Железобетона (методом заливки в опалубку).
• Железобетонных блоков (методом сборки с перевязкой).
• Металла (сборка свайной конструкции с рамным ростверком).
• Железобетона и металла (бетонные сваи или блоки и металлический ростверк).

Подвальные, бесподвальные и стенчатые фундаменты создают из железобетона или железобетонных блоков. Причем железобетон производят на основе раствором М200-М300 (для станков с минимальной массой), или М300-М400 (для действительно тяжелого оборудования). Рамные основания можно собрать из любой разновидности вышеупомянутых материалов.

Расчет фундамента под оборудование

Любое строительство начинается с расчетов самой важной части дома – его фундамента. И сооружение нового рабочего места начинается с расчетов основания под станок или механизм.

В основе таких расчетов лежит сопоставление несущей способности грунта со статической и динамической нагрузкой, генерируемой установленным на фундаменте оборудованием. Причем передаваемая на площадь подошвы фундамента сумма статической и динамической нагрузки должна соответствовать несущей способности опорного грунта.

Характеристики грунта вычисляют на основе инженерно-геологических изысканий, в процессе которых определяют глубину залегания грунтовых вод, состав почвы, глубину промерзания и так далее.

Статическая нагрузка определяется массой оборудования, вычисляемой по спецификации станка или механизма. Динамическая нагрузка определяется по расчетному давлению на ростверк фундамента.

Причем указанное давление, генерируемое массой станка, корректируют с помощью двух коэффициентов:

• Константы условий работы (от 0,5 для кузнечного молота, до 1,0 для токарно-винторезного станка).
• Константы осадки грунта (от 0,7 до 1,0 – в зависимости от влажности почвы).

В итоге, зная массу станка, тип почвы и условия работы, можно высчитать (по несущей способности грунта) габариты основания.

Разновидности оснований

Для установки агрегатов используют разные фундаментные конструкции, соответствующие выдвигаемым нормами требованиям.

На практике машины устанавливают в основном на разновидностях опорных конструкций, представленных в таблице далее.

№	Тип фундаментной конструкции	Характеристика возведенной основы
1	фундамент-плита без подвала	заливается только на первом этаже, обходится дорого из-за значительного расхода строительных материалов и больших трудовых затрат, но своей массивностью хорошо гасит возникающие вибрации
2	рамная основа, оснащенная ростверком из балок	способна без негативных последствий выдерживать колебания высокой частоты, поэтому часто используется под установку механизмов ударного принципа действия
3	стенчатая опорная конструкция (является модификацией оснований ленточного типа)	ее возводят со второго этажа, действующая нагрузка от агрегатов при таком строении опоры принимается внешними (несущими) стенами, а также внутренними перегородки
4	основание-перекрытие, имеющее подвал	устраивается выше первого этажа, передает (возникающие в процессе работы машин) вибрации межэтажным перекрытиям (каркасу постройки), способно выдерживать лишь нагрузки статического типа либо колебания с незначительной амплитудой

Наиболее современный вариант под легкие или средней тяжести механизмы – это устройство оснований с пружинами или виброопорами других типов, гасящими возникающие во время работы агрегатов колебания. Демпферы (гасители вибраций) особенно легко можно устанавливать под основы рамного типа.
По своей сути основание-перекрытие, обустроенное подвалом – это та же плита, только построенная из готовых железобетонных блоков, укладываемых на балки перекрытия.

Приведенные фундаментные конструкции разделяют на 2 типа:

• бесподвальный (у него практически полностью отсутствует часть, располагаемая над полом);
• подвальный ( с хорошо развитым надземным отделом).

Последний вариант может иметь стенчатую либо рамную формы. Он характеризуется большой высотой над плоскостью пола.

Фундаменты по конструкции могут быть также сборными, монолитными, сборно-монолитными. По форме они бывают таких видов:

• прямоугольные;
• ленточные;
• ступенчатые;
• фасонные;
• трапециевидные.

В качестве фундаментов под агрегаты с периодическим характером действующих нагрузок возможно использование свай разных типов. Поверх опор обустраивают плитный или ленточный ростверк. Монтировать механизмы ударного типа работы нужно на сплошные железобетонные сваи.

Расстояния между устанавливаемыми столбами регламентируются СП 24.13330. Оно не должно превышать 10 их диаметров. Рассчитать колебания свайных оснований можно, руководствуясь соответствующими подразделами этого документа.

В качестве элементов сборных конструкций применяют разные блоки и плиты (пустотелые либо сплошные).

Самые массивные агрегаты, отличающиеся большим весом, монтируют только на фундаментной основе плитного типа. В плитах обустраивают выемки, отверстия вырезы, используемые для монтажа машин и их обслуживания во время эксплуатации.

Индивидуальные и групповые фундаменты

Оборудование монтируют на индивидуальные либо групповые фундаментные конструкции.

Групповое основание

Групповые фундаменты предназначены для установки на них нескольких механизмов легкого или среднего веса (до 8 т) с жесткой станиной и нормальной точностью работы, эксплуатируемые с преобладанием статических сил. Толщина их обычно составляет 150-250 мм. Они выполняют зачастую только роль оснований. Единой опорой выступают в основном бетонные (или железобетонные) полы. Но встречаются на практике и другие варианты конструкций.

Станины механизмов считаются жесткими при соотношении их длины к высоте, не более чем 2 к 1.

Основания индивидуального типа строят под точное оборудование, обладающее средней или тяжелой массой, которое работает с динамическими нагрузками умеренной либо значительной величины. Такие опоры кроме отведения вибраций от машин и обеспечения правильного их рабочего положения, еще и изолируют агрегаты друг относительно друга. Это препятствует передаче колебаний между ними.

Легкие машины, либо средней массы агрегаты с преобладающим статическим видом нагрузок, нередко монтируют непосредственно на пол или межэтажное перекрытие (так называемый фундамент первого типа). В случае необходимости такую основу усиливают бетонной стяжкой (с укладкой арматуры при этом), увеличивая также ее толщину.

Под крупные агрегаты фундаменты дают усадку. Этот процесс может продолжаться в течение длительного времени. Поэтому следует проверять уровень (горизонтальный и вертикальный) установки машин.

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.

Устройство фундаментов под оборудование

Устройство фундаментов

Фундамент – монолитное сооружение под машиной или аппаратом, предназначенное для передачи грунту давления, производимого массой машины или аппарата и силами, возникающими при их работе. Фундамент жестко связан с установленным на нем оборудованием и придает дополнительную жесткость и устойчивость.

Фундамент состоит из двух частей: нижней – подушки и верхней – собственно фундамента.

В качестве материала для подушки фундамента применяют:

– бутовый камень, укладывают на цементном растворе, состоящем из одной части цемента и двух частей песка (по объему);

– бетон, состоящий из одной части цемента, двух частей песка и четырех частей щебня (по объему).

Материалом для фундамента служат нормально обожженный, не имеющий трещин и деформаций кирпич и бетон, состоящий из одной части цемента, двух частей песка и четырех частей щебня (по объему).

Фундаменты изготавливают на основании чертежей, которые разработаны заводом-изготовителем оборудования. Они состоят из планов и разрезов фундамента и содержат расчет его массы. В чертежах конкретизированы конструкции фундамента, расчеты его устойчивости, а также привязки к строительным конструкциям.

При постройке фундамента следует не допускать превышение допустимого давления на грунт, так как это приводит к оседанию и деформации фундамента. Чтобы снизить нагрузки на грунт делают подушку, тем самым увеличивая площадь основания фундамента.

Если грунт выдерживает нагрузку, то работа по устройству подушки под фундамент сводится к ее планировке.

В случае мягкого глинистого или илистого грунта делают бетонную подушку (толщиной 300 – 400 мм), на которой и возводят фундамент. Подушка должна равномерно выступать во все стороны за границы основания фундамента.

Глубина заложения фундамента зависит от характера грунта, глубины его промерзания, от типа и размеров монтируемого оборудования. Обычно глубина заложения фундамента принимается не менее 0,7 глубины промерзания – для неотапливаемых помещений и 0,5 глубины промерзания – для отапливаемых помещений.

При устройстве бетонных и железобетонных фундаментов по окончании укладки подушки изготавливают опалубку из вертикальных дощатых щитов толщиной 22 – 25 мм. Щиты устанавливают вдоль наружных контурных линий фундамента и прочно соединяют между собой (рис.17.3).

Рис.17.3. Разметка шаблонов под анкерные болты:

1 – опалубка; 2 – шаблон; 3 – отвес

При наличии грунтовых вод, а также для защиты от воздействия агрессивных растворов (сверху и с боков), фундамент изолируют или пронизывают различными кислотостойкими материалами (битум, толь, рубероид или полиизобутилен).

Разметку осей фундаментных болтов производят при помощи шаблона на опалубке фундамента, к нему прикрепляют фундаментные болты с анкерными щитами, шайбами и гайками.

Разметку колодцев для фундаментных болтов производят при помощи шнуров или специальных шаблонов.

Минимальный размер сечения колодца 100 × 100 мм. Глубина заложения фундаментных болтов должна быть на 100 – 300 мм меньше глубины заложения фундамента. Расположение колодцев для фундаментных болтов должно допускать возможность смещения фундаментной плиты машины на 10 – 20 мм в любую сторону.

При отсутствии шаблона в местах, где должны быть колодцы для фундаментных болтов, устанавливают гладко оструганные деревянные пробки или суживающиеся к низу трубы из тонких досок или фанерные цилиндры. Деревянные пробки до полного схватывания фундамента рекомендуется слегка раскачать, что позволит их легко удалить.

Приготовленный бетон для фундамента укладывают слоями толщиной 8 – 10 см и тщательно утрамбовывают до появления воды на поверхности слоя. Сооружение фундамента должно вестись непрерывно. Если допущен перерыв, то в последний на глубину 25 – 30 см вставляют металлические стержни длиной 50 – 60 см на расстоянии 30 – 40 см один от другого, а поверхность ранее уложенного бетона насекают, тщательно очищают, промывают и покрывают слоем цементного раствора (одна часть цемента и две части песка) толщиной 20 мм.

Отметка верха фундамента должна находиться на 25 – 40 см ниже проектной отметки, чтобы между фундаментом и рамой машины можно было установить монтажные прокладки для выверки и произвести подливку цементным раствором.

Приготовленный к сдаче фундамент, должен отвечать следующим требованиям: на всех фундаментах, сдаваемых под монтаж, должны быть заделаны металлические планки с нанесенными на них осевыми и высотными отметками; они не должны иметь раковин, поверхностных трещин и других дефектов; положение опорной поверхности фундаментов как в горизонтальном, так в вертикальной плоскости должно быть правильным (рис.17.4).

Рис.17.4. Схема планки для нанесения на фундаментах осей

и высотных отметок:

1 – фундамент; 2 – планка; 3 – высотная отметка; 4 – осевая отметка

Приемку фундамента оформляют актом, который подписывается строительной и монтажной организациями и пищевого предприятия и утверждается главными инженерами строительного и пищевого предприятия.

Используемые для возведения фундаментов материалы

Материалы для строительства фундаментов под машины различных габаритов и веса должны быть прочными и устойчивыми к действию разных агрессивных сред. Поэтому используют:

• готовые железобетонные блоки (их перевязывают друг с другом во время строительства);
• железобетон, получаемый заливкой арматурного каркаса, расположенного внутри опалубки;
• металл (для создания свайных конструкций с ростверком в виде рамы);
• железобетон с металлом (на блоки из бетона либо сваи устанавливают металлический ростверк).

Схема железобетонной монолитной плиты
Бесподвальные и подвальные основания возводят с применением бетона марок М200-М300 (для легких агрегатов) либо М400 (под тяжелые машины), классом В15

В частных цехах либо домашних мастерских используют также бутовый камень для строительства основ (получается бутобетон).

Использование определенных материалов под конкретные механизмы регламентируется строительными нормами.

Устройство фундаментов из кирпича, укладываемого на цементный раствор, также встречается, но редко. При этом грунтовые воды должны располагаться глубоко (ниже подошвы основы). В основном такие опоры делают под нетяжелые машины (весом, не превышающим 4 т), а их толщина составляет не меньше, чем 50 см. Силикатный кирпич при этом использовать нельзя.

Раньше монтировали легкие агрегаты на деревянные полы, но сейчас такое редко можно встретить. Это связано с тем, что дерево быстро коробится и меняет свою форму. Такие основы могут использоваться, только как временные опоры.

Монтируемое оборудование соединяется с основой при помощи болтов. Их параметры устанавливаются требованиями, регламентируемыми СП 43.13330. Если механизм создает во время своей работы ударную нагрузку либо сильные вибрации, требующие применения болтов более 42 мм диаметром, то используют их съемные типы.

Промежуток от нижнего конца крепежного элемента до фундаментной подошвы должно составлять более 10 см.

В последнее время для закрепления агрегатов набирает популярность применение химических анкеров.

Лучшим вариантом опоры под механизмы с динамическим видом нагрузок считаются железобетонные монолитные. При применении металлических конструкций либо готовых (заводских) блоков они должны отвечать всем требованиям, которые предъявляются к основаниям под оборудование.

Требования к фундаментам под оборудование

Монтаж фундамента станка необходим для работы технологического оборудования, важно точно рассчитать и подготовить основание для его монтажа. Каждый вид оборудования имеет свое назначение, способно выполнять специфические функции, обладает свойственными только для него характеристиками. Вес и размеры оборудования, действующие на него нагрузки, создаваемые при работе вибрации влияют на выбор фундамента под будущий станок.

Фундамент должен служить надежным основанием станка, обеспечивающим максимальное использование его возможностей по производительности и точности в течение заданного срока службы и исключающим влияние станка на работу соседнего оборудования. Для этого необходимо, чтобы фундамент при удобном размещении и прочном закреплении станка отвечал требованиям обеспечения жесткости и виброустойчивости станка и ограничения уровня колебаний, передаваемых от станка.

По условиям прочности почти всякий грунт может служить надежным естественным основанием фундамента, так как при размерах фундамента, выбираемых из условия размещения станка, давление на основание обычно не превышает 5 Н/см². Прочность элементов конструкции фундамента при реальных размерах и конструктивных формах фундаментов оборудования также обычно обеспечивается с запасом.

Требования к фундаментам по критериям жесткости и виброустойчивости установленных на них станков разных типов различны и определяются влиянием установки на работоспособность станков.

Влияние установки на точность обработки и качество обработанной поверхности определяется уровнем относительных статических перемещений и колебаний инструмента и детали, разным при различных способах установки. У тяжелых станков при недостаточной жесткости фундамента оказываются значительными погрешности обработки, обусловленные деформациями системы станина–фундамент под действием веса перемещающихся узлов станка. Вынужденные колебания, интенсивность которых зависит от установки станка, определяют появление искажений формы обрабатываемых деталей, в частности появление волнистости.

Влияние установки станков на производительность проявляется в том, что при более жесткой установке возможна обработка на более высоких режимах и выше устойчивость при резании.

Влияние установки на долговечность станков определяется повышенным темпом износа в связи с нарушением правильного контакта в направляющих и ростом колебаний, а также «разбалтыванием» резьбовых соединений при интенсивных колебаниях.

Токарные, револьверные, шлифовальные и некоторые другие станки, установленные на полу без выверки и крепления, через короткое время теряют точность и требуют ремонта.

Особенности установки фундаментов под станки: Установка станков на фундамент оказывает непосредственное влияние на работоспособность оборудования.

Мы предлагаем вам монтаж оборудования на фундаменты нескольких типов:

бетонные полы 1-го этажа (установка на общую плиту цеха); утолщенные бетонные ленты (установка на ленточный фундамент); специально проектируемые бетонные фундаменты, в том числе свайные и виброизолированные конструкции. другие

Фундаменты на пружинах

Фундаменты на пружинах являются самым совершенным, но и самым дорогим средством виброизоляции.

Достоинства фундаментов на пружинах определяются особенностями пружин, а именно:

стальные пружины допускают большие статические упругие перемещения (до 350 мм), поэтому с помощью пружин могут быть получены весьма низкие частоты собственных колебаний виброизолированной установки; пружины могут быть точно рассчитаны и изготовлены для получения любой заданной (линейной и нелинейной) характеристики; они могут работать при различных температурах, ползучесть стальных пружин пренебрежимо мала.

Фундаменты на пружинах применяются для виброизоляции машин давно, и вопросы их расчета и проектирования достаточно хорошо разработаны и удачно использованы в наших проектах.

Станковое оборудование на фундаментах может быть установлено следующим образом:

с креплением на анкерных болтах, то есть на специальных клиньях при условии заливки опорной поверхности станины цементов; на регулируемых опорных элементах без заливки цементом; без болтового крепления с заливкой опорной поверхности станины раствором; без болтового крепления с заливкой опорной поверхности станины раствором; на упругих опорах.

Также используется крепление с помощью болтов, устанавливаемых в скважины на готовых фундаментах

В большинстве случаев используются глухие фундаментные болты. Определенное распространение также получили цанговые болты

От того, насколько прочным и надежным будет основание, зависит длительность бесперебойной эксплуатации оборудования. Доверив монтаж фундамента , можно быть уверенным в четком соблюдении требований, указанных в ППР, и получении надежной базы для установки любых конструкций.

В зависимости от необходимости могут быть предложены различные работы:

Подготовка проекта для изготовления фундамента; Выравнивание площадки, демонтаж существующих строений; Геодезические исследования и планирование места под фундамент; Различные земляные работы; Изготовление фундамента с использованием металлических конструкций, плит из металла или бетона; Нивелирование поверхности, установка горизонтали по уровню; Установка болтов и других фундаментных креплений; Контроль качества, финишная доводка фундамента.

Подготовить место необходимо под любое оборудование, тем более, под станки, производящие вибрацию при работе. Строительная бригада может выполнить установку основания согласно проекту, но при возникновении любых проблем возникает необходимость внесения корректировок в ходе работы, для чего необходимы особые знания и навыки.

Монтаж основания может оказаться достаточно сложной задачей, требующей высокой точности и применения специальной оснастки. Специалисты нашей компании обладают высокой квалификацией и имеют опыт различного рода работ, знают особые требования к фундаментам под различное оборудование, потому любая задача будет выполнена идеально.

Для заказчика главной задачей является нормальная работа оборудования, а потому подготовку фундамента под него следует доверять профессионалам. В нашем арсенале имеется оборудование для подъема грузов, подготовки и выравнивания площадок, установки основания, но не менее важным является опыт и особое обучение специалистов, способных выполнить работы любой сложности.

Особенностью нашего предложения является комплексный подход к монтажным работам, когда установка фундамента входит в комплекс других работ, а потому все действия рабочих согласовываются между собой. При этом достигается максимальная эффективность при оптимальной стоимости работ.

Нормативные документы используемые при монтаже фундаментов под технологическое оборудования:

Наша компания предлагает полный комплекс услуг по установке фундаментов под станки, линии и др. технологическое оборудование.

Глава 9. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ

9.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА

Фундаменты машин и оборудования с динамическими нагрузками должны рассчитываться на действие статических и динамических нагрузок и проектироваться таким образом, чтобы обеспечить нормальную работу установленных на них машин и технологического оборудования, а также исключить вредное воздействие вибраций на расположенные вблизи строительные конструкции, оборудование и аппаратуру, обеспечить допустимый уровень вибраций, соответствующий требованиям санитарных норм. При этом фундаменты должны быть экономичными и соответствовать современной технологии производства работ.
Статические нагрузки слагаются из веса фундамента и грунта на обрезах фундамента, веса машины и вспомогательного оборудования.

Динамические нагрузки, вызываемые действием неуравновешенных сил и моментов, возникающих при возвратно-поступательном, вращательном и тому подобном движении масс машины, ударами движущихся или падающих частей, могут быть либо периодическими (неуравновешенные силы инерции, величина и направление которых определяются законами изменения во времени их главного вектора и главного момента), либо импульсными, ударными, представляющими собой отдельные или действующие один за другим удары, толчки и т.п., либо случайными. Периодические нагрузки возникают при работе большинства современных машин с установившимся движением (периодического действия) — машин с вращающимися частями, с кривошипно-шатунными механизмами, дробилок и др. Импульсные, ударные и случайные нагрузки возникают при работе машин с неустановившимся движением (непериодического действия) — кузнечно-прессового оборудования, копровых бойных площадок, мельниц и др.

Различают длительные и кратковременные динамические нагрузки. К длительным относятся нагрузки, возникающие при продолжительной работе машин в рабочем режиме, многократные импульсные, ударные и случайные нагрузки. К кратковременным относятся одиночные импульсы, кратковременные перегрузки в аварийных режимах, нагрузки, возникающие при переходе через резонанс во время пуска или остановки машины, и пр.

Значения динамических и частично статических нагрузок, как правило, даются заводом-изготовителем в техническом задании на проектирование фундамента. В техническом задании должны быть указаны:

• – величины нормативных статических нагрузок от машин и вспомогательного оборудования (общие и раздельно для неподвижных и движущихся частей машины) с указанием координат точек их приложения и направления их действия; при наличии перемещающихся частей — предельные положения их перемещения;
• – данные об амплитудах, частотах, фазах, местах приложения и направлениях действия динамических нагрузок.

При отсутствии указанных данных в задании на проектирование динамические нагрузки допускается определять по формулам главы СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» [] или «Инструкции по определению динамических нагрузок от машин, установленных на перекрытиях промышленных зданий» [].

Фундаменты машин и их основания рассчитываются по двум группам предельных состояний: по первой группе — по несущей способности, по второй группе — по деформациям (колебаниям, прогибам, осадкам), затрудняющим нормальную эксплуатацию установленных на этих фундаментах машин и оборудования или соседних объектов, чувствительных к вибрациям.

По первой группе предельных состояний выполняется:

• – проверка среднего статического давления под подошвой для фундаментов на естественном основании или несущей способности основания для свайных фундаментов; эта проверка производится для всех без исключения типов машин;
• – расчет прочности отдельных элементов конструкции фундамента; расчет выполняется для отдельных элементов рамных и стенчатых фундаментов, а также для отдельных сечений массивных фундаментов, ослабленных отверстиями или выемками;
• – определение (в некоторых случаях) реакции основания (сила реакции и реактивный момент).

Расчет фундаментов по второй группе предельных состояний включает:

• – определение амплитуд колебаний фундаментов или отдельных их элементов; расчет производится в соответствии с главой СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Нормы проектирования» в случаях, указанных в этой главе, и является определяющим при проектировании фундаментов машин с динамическими нагрузками;
• – определение осадок и деформаций (прогибов, крена и т.п.) фундаментов или их элементов; эти расчеты выполняются в отдельных случаях для ответственных сооружений (например, фундаментов турбоагрегатов, фундаментов станков) при наличии в задании на проектирование технологических требований, ограничивающих перемещения и деформации фундаментов для обеспечения нормальной эксплуатации оборудования.

9.1.1. Расчет по первой группе предельных состояний

А. ПРОВЕРКА СРЕДНЕГО СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ДЛЯ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

При проверке среднего статического давления под подошвой фундамента учитываются только статические нагрузки. Влияние динамических нагрузок учитывается коэффициентами условий работы грунтов основания γсI

и
γсII
зависящими от величины и характера динамического воздействия, типа грунта и других факторов.

Фундаменты машин с динамическими нагрузками проектируются, как правило, достаточно жесткими, причем общий центр тяжести проектируемого фундамента, машины, засыпки грунта на обрезах и выступах фундамента и центр тяжести площади подошвы фундамента обычно располагаются на одной вертикали. Допускаемый эксцентриситет не должен превышать 3 % размера стороны подошвы фундамента, в направлении которой происходит смещение центра тяжести, для грунтов с расчетным сопротивлением R

0 ≤ 150 кПа и 5 % для грунтов с
R
0 > 150 кПа. Поэтому проверка среднего статического давления под подошвой фундамента при устройстве фундаментов на естественном основании производится в большинстве случаев как при центральном сжатии по формуле
p ≤ γc
0
γc
1
R
,

(9.1)

где р

— среднее давление на основание под подошвой фундамента от расчетных статических нагрузок (вес фундамента, грунта на его обрезах, машины и вспомогательного оборудования с коэффициентом перегрузки
n
= 1);
γc
0 — коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий характер динамических нагрузок и ответственность машины (табл. 9.1);
γc
1 — коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий возможность возникновения длительных деформаций при действии динамических нагрузок (см. табл. 9.1);
R
— расчетное сопротивление основания определяемое с учетом размеров и глубины заложения фундамента.

ТАБЛИЦА 9.1. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ γс0 И γс1

Машины	γс 0	γс 1
С вращающимися частями	0,8	0,7* 1,0
С кривошипно-шатунными механизмами	1,0	0,6* 1,0
Кузнечные молоты	0,5	0,8** 1,0
Формовочные машины литейного производства и производства сборного железобетона	0,5	0,7** 1,0
Дробилки (щековые, конусные, молотковые)	0,8	0,7* 1,0
Прессы	1,0	1,0
Мельничные установки	0,8	0,7* 1,0
Прокатное оборудование	1,0	1,0

Примечание. Цифры, отмеченные звездочкой, относятся к мелким и пылеватым водонасыщенным пескам и глинистым грунтам текучей консистенции; цифры, отмеченные двумя звездочками, — ко всем водонасыщенным пескам, к мелким и пылеватым маловлажным пескам и глинистым грунтам текучей консистенции; не отмеченные цифры — ко всем грунтам.

Б. ПРОВЕРКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Расчет свайных фундаментов машин по несущей способности грунтов основания производится на основное сочетание нагрузок, при этом расчетная несущая способность грунтов основания одиночной сваи Fd

определяется с учетом динамических воздействий. Для свай-стоек и висячих свай эта величина определяется по формуле

Fd = γpγ

1
pFs
,

(9.2)

где Fs

— несущая способность сваи в статических условиях, определяемая в зависимости от вида свай и грунтовых условий;
γp, γ
1
p
— коэффициенты условий работы грунтов основания, принимаемые для висячих свай
γp
= 0,8, для свай-стоек
γp
= 1; при прорезании висячими сваями рыхлых песков любой крупности и влажности, мелких и пылеватых водонасыщенных песков и глинистых грунтов с показателем текучести
IL
> 0,6 коэффициент
γ
1
p
= 0,7; при опирании висячих свай на такие грунты
γ
1
p
следует определять по результатам испытаний динамической нагрузкой; для остальных видов в состояний грунтов, а также для свай-стоек
γ
1
p
= 1.

В. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТА

Расчет прочности производится для отдельных, подвергающихся действию динамических нагрузок элементов рамных и стенчатых фундаментов (стоек и ригелей рам, балок, стен, плит, консольных выступов), фундаментов плитного или балочного типа, а также отдельных сечений массивных фундаментов, ослабленных отверстиями и выемками. Расчет производится по общим правилам, изложенным в главе СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции», на расчетные нагрузки от веса фундамента, машины, вспомогательного оборудования и засыпки грунта, а также на расчетные статически действующие нагрузки, эквивалентные максимально возможному воздействию машины.

Статические нагрузки, включающие постоянно действующие нагрузки от веса фундамента, машины, вспомогательного оборудования и засыпки грунта, определяются как произведение нормативных значений нагрузок на коэффициент перегрузки n

.

Нагрузки, заменяющие динамическое действие движущихся частей машины или представляющие собой какой-либо особый вид силового воздействия (например, тягу вакуума, момент короткого замыкания), определяются по формуле

Fd = nηFn

,

(9.3)

где n

и
η
— коэффициенты перегрузки и динамичности (табл. 9.2);
Fn
— нормативное значение динамической нагрузки, соответствующее нормальному эксплуатационному режиму работы машины и принимаемое по заданию на проектирование, или по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками», или по Инструкции [].

ТАБЛИЦА 9.2. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕГРУЗКИ И ДИНАМИЧНОСТИ

Машины	n	ηh	ηv
Машины с вращающимися частями при частоте вращения, мин–1 менее 500 от 500 до 1500 свыше 1500	4 4 4	2 2 2	3 6 10
Машины с кривошипно-шатунными механизмами	2	1	1
Дробилки щековые и конусные	1,3	1,2
Дробилки молотковые	4	1
Прокатное оборудование	1,2	2

Примечание. ηh, ηv

— коэффициенты динамичности для определения горизонтальных и вертикальных расчетных динамических нагрузок.

9.1.2. Расчет по второй группе предельных состояний

Основным требованием, предъявляемым к фундаментам машин при их проектировании и выборе размеров, является соблюдение условия, чтобы амплитуды колебаний фундамента или отдельных его элементов не превышали допускаемых, принимаемых по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» (табл. 9.3) или в соответствии с заданием на проектирование фундамента.

ТАБЛИЦА 9.3. ДОПУСКАЕМЫЕ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ

Машины	Aadm , мм
Машины с вращающимися частями при частоте вращения, мин–1 менее 500 от 500 до 750 от 750 до 1000 свыше 1000	0,2 0,15 0,1 По заданию на проектирование
Машины с кривошипно-шатунными механизмами при частоте вращения, мин–1: более 600 от 600 до 400 от 400 до 200 менее 200	0,1/0,05 0,1—0,15/0,07 0,15—0,25/0,1 0,25 (0,3) */0,15
Дробилки (щековые, конусные, молотковые)	0,3
Кузнечные молоты	0,8**; 1,2
Прессы	0,25
Формовочные машины литейного производства	0,5
Формовочные машины производства сборного железобетона	По санитарным нормам
Мельничные установки	0,1

* Для фундаментов высотой более 5 м.

** При возведении фундаментов на всех водонасыщенных песках, а также на мелких и пылеватых маловлажных песках.

Примечания: 1. Для машин с кривошипно-шатунными механизмами значения амплитуд, приведенные перед чертой, относятся к I гармонике, за чертой — ко II гармонике.

2. Для промежуточных значений частоты вращения допускаемая амплитуда определяется интерполяцией.

Расчет колебаний производится на действие расчетных динамических нагрузок, определяемых как произведение нормативной динамической нагрузки на коэффициент перегрузки n

= 1.

Расчетная схема массивного фундамента под машину при расчете колебаний представляется в виде твердого тела, опирающегося на пружины и демпферы, Масса твердого тела принимается равной сумме масс фундамента и машины, а для свайных фундаментов добавляется также и часть массы свай. Податливость пружин моделирует податливость основания фундамента. Предполагается, что сопротивление пружин пропорционально перемещению фундамента, тем самым пружины характеризуют только одним параметром — коэффициентом жесткости. Принимается также, что силы демпфирования пропорциональны скорости колебаний фундамента. В соответствии с такой расчетной схемой [] вынужденные вертикальные колебания фундамента описываются дифференциальным уравнением

,

(9.4)

а вынужденные горизонтально-вращательные колебания фундамента — системой дифференциальных уравнений:

(9.5)

где m

— масса установки (фундамента, машины, грунта) на обрезах фундамента;
θ
— момент инерции массы установки относительно оси вращения;
Вz, Вx, Вφ
— коэффициенты демпфирования основания для вертикальных, горизонтальных и вращательных колебаний;
kz, kx, kφ
— коэффициенты жесткости основания при упругом равномерном сжатии, равномерном сдвиге и неравномерном сжатии;
z, х, φ
— соответственно вертикальные и горизонтальные смещения центра тяжести установки и угол поворота фундамента относительно оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний;
h
1 — расстояние от общего центра тяжести установки до подошвы фундамента;
Fz, Fх, М
— вертикальная и горизонтальная составляющие возмущающих сил и момент от возмущающих сил относительно оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний; ω — угловая частота вращения машины, с–1; угловая частота вращения машины связана с периодом
T
, с, и частотой
f
, Гц. формулой
ω
= 2
πf
= 2
π/Т
.

Дифференциальные уравнения свободных колебаний системы соответствуют уравнениям (9.4) и (9.5) при Fz = Fx = M

= 0.

Инструкция по определению динамических нагрузок от машин, устанавливаемых на перекрытиях промышленных зданий

Справочник по динамике сооружений / Под ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича

СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками

Фундамент, описание технологии подготовки фундамента для токарных станок с ЧПУ

Общие требования к фундаменту. Фундамент служит основанием станка, обеспечивающим максимальное использование его возможностей по производительности и точности в течении длительного срока, исключающим влияние станка на работу соседнего оборудования. Для этого необходимо чтобы фундамент при удобном размещении и прочном закреплении станка отвечал требованиям обеспечения уровня колебаний, передаваемых от станка. Жесткость закрепления станка на фундаменте оказывает существенное влияние на точность станка при резании. Основное требование, предъявляемое к установке на фундамент высокоточного станка, является обеспечение надежной защиты от колебаний по полу на фундамент, то есть устройство виброизоляции. Фундамент для станка должен быть изготовлен в соответствии со строй заданием на фундамент, указанном в документации на станок. Крепёжные детали (анкерные болты) для установки станка на фундамент поставляются со станком или должны быть изготовлены покупателем станка согласно прилагаемой документации.

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.

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

Сборка и выверка составных частей станка. Выставка станка по уровню.

Установка станка, выверка станка по уровню и, при необходимости, затяжка фундаментных болтов должны проводиться в соответствии с указаниями, приведенными в эксплуатационных документах на станок. При этом требования к фундаменту и установке на нем станка должны соблюдаться.

Допускаемые отклонения при выверке станка по уровню выбираются в соответствии со стандартами на нормы точности станков конкретных типов, техническими условиями или с эксплуатационными документами на станок. Если такие указания отсутствуют, то допускаемые отклонения при выверке станка по уровню не должны превышать 0,04 мм/м для станков классов точности Н и П и 0,02 мм/м для станков более высокого класса точности. При этом рабочие органы станка, несущие заготовку и инструмент, должны находиться в среднем рабочем положении. При выверке станка с двумя и более рабочими органами на одной направляющей рабочие органы следует располагать симметрично ее середине, если в стандартах на нормы точности станков конкретных типов и технических условиях не содержится специальных указаний.

Положение уровней при выверке конкретных моделей станков устанавливается по эксплуатационным документам на станок.

Без фундамента разрешается установка фрезерного станка СФ-676 только на бетонированном полу достаточной толщины с подкладками под опорные пятки станка упругой маслостойкой резины. В остальных случаях для достижения спокойной и точной работы нужно подготовить бетонный фундамент согласно установочному чертежу.

Рекомендуется удалить часть антикоррозийной смазки с обработанных поверхностей станка СФ-676 до установки его на фундамент. Это предотвращает загрязнение фундамента смазкой и растворителем, снижающим его качество.

Точность работы станка в значительной степени завис ит от его правильной установки и жёсткости фундамента. Фундамент должен выстояться, просохнуть и окрепнуть до установки станка. Пустоты и трещины в бетоне не допускаются. Глубина заложения фундамента под станок выбирается в зависимости от грунта, но не менее 300 мм.

При установке на фундамент фрезерный станок СФ-676 выверяется по металлическому спиртовому уровню с точностью 0,04 мм на длине 1000 мм в продольном и поперечном направлениях. Уровень при этом следует ставить на горизонтальную поверхность углового стола. Установка станка в нужном положении производится с помощью плоских стальных клиньев с углом наклона 5°, забиваемых подпорные пятки основания станины. После выверки станка фундамент заливают цементным раствором 1:3 (1 часть цемента и 3 части песка). Когда раствор затвердеет, равномерно и плавно затянуть гайки фундаментных болтов, проверяя положение станка по уровню. Неправильная затяжка вызовет неточность в работе фрезерного станка. Затем под основание станины подлить цементный раствор и произвести окончательную отделку фундамента. При заливе необходимо обеспечить сквозной проём под основанием станка шириной 250 мм на высоту опорных пяток. После окончательной отделки на поверхности фундамента нанести маслостойкое покрытие для защиты от воздействия на него масла, эмульсии и пр.

Пуск фрезерного станка и работа на нём до полного затвердевания фундамента запрещается. В процессе эксплуатации рекомендуется периодически производить контроль установки станка.

Источник: furnilux.ru