Армирование фундаментов под оборудование играет ключевую роль в обеспечении их прочности и устойчивости. Обычно это достигается с помощью стальной арматуры, которая укладывается в Beton в соответствии с проектными требованиями. Такое армирование помогает распределить нагрузки от оборудования по всему основанию, предотвращая трещины и деформации, что особенно важно при эксплуатации тяжелых машин.
При проектировании армированных фундаментов необходимо учитывать динамические нагрузки, вызванные работой оборудования, а также характеристики грунта. Использование специализированных моделей расчетов позволяет определить необходимую величину и расположение арматуры, что обеспечивает надежность и долговечность фундаментов даже в условиях интенсивной эксплуатации.
Фундаменты под оборудование: особые требования, виды, проектирование, формулы расчета и особенности применения
На сегодняшний день существует СП для фундаментов под оборудование. СП — это свод правил, номер которого 26.13330.2012. Эти правила устанавливаю все необходимые требования, которые касаются не только практической части заливки фундамента, но и расчетной части, и проектировки.
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.
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.
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.
- 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.
- Для того чтобы создать правильный и полноценный проект, необходимо, чтобы в наличии были все требуемые данные.
- Во время устройства фундамента под оборудование необходимо периодически проводить контроль качества.
- Очень важно, чтобы действия всех участников рабочего процесса были строго скоординированы.
- Те фундаменты, что уже были возведены, должны эксплуатироваться лишь с тем оборудованием, для которого они предназначаются. Для этого имеется техническая документация.
- Для строительства можно использовать лишь те материалы, которые подходят по проектной документации.
- В будущем нужно проводить обслуживание фундамента, чтобы конструкция эксплуатировалась максимально долго.
- В качестве крепления рекомендуется использовать максимально простые детали. К примеру, это могут быть анкерные болты, которые вмуровываются в бетон.
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.
- Агрегаты, у которых имеется криво-шатунный механизм. Сюда можно отнести поршневые компрессоры, лесопильные рамы и прочее.
- Отдельной группой выступают турбоагрегаты, к примеру, турбокомпрессоры.
- Некоторое электрическое оборудование, такое как моторы-генераторы также нуждаются в основании.
- Обустраивается фундамент под промышленное оборудование прокатного типа.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Армирование фундамента под оборудование
Для того чтобы качественно и правильно провести армирование фундамента, необходимо знать несколько основных пунктов:
- Чтобы добиться максимальной прочности от армирования, необходимо закреплять прутья в "клеточку".
- 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.
- 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.
Расчет столбчатых фундаментов металлического каркаса
Уважаемые коллеги, продолжаем рассматривать небольшие примеры использования ФОК Комплекс для расчета фундаментов. Сегодня мы рассмотрим примеры расчета столбчатых фундаментов металлического каркаса. В начале произведем ручной расчет 2-х фундаментов с дальнейшим сравнением с полученными результатами по ФОК Комплекс.
Пример расчета столбчатых фундаментов. Исходные данные
Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:
- вес снегового покрова (расчетное значение) — 240 кг/м 2 ;
- давление ветра — 38 кг/м 2 ;
Геология
Относительная разность осадок (Δs/L)u = 0,004; Максимальная Sumax или средняя Su осадка = 15 см;Нагрузки на столбчатые фундаменты получены из ПК ЛИРА. Для ручного расчета рассмотрим фундаменты Фм3 и Фм4
Ручной расчет
Определение размеров подошвы фундамента
Основные размеры подошвы фундаментов определяем исходя из расчета оснований по деформациям. Площадь подошвы предварительно определим из условия:
где P- среднее давление по подошве фундамента, определяем по формуле:
A — площадь подошвы фундамента.
N – вертикальная нагрузка на обрезе фундамента
G – вес фундамента с грунтом на уступах
где γ — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое равным 2 т/м 3 ;
d — глубина заложения;
Для предварительного определения размеров фундаментов, P определяем по таблице В.3 [СП 22.13330.2011]
Р = 250 кПа = 25,48 т/м 2 .
Для фундамента Фм3, N = 35,049 т
A = 35,049 т / (25,48 т/м 2 — 2,00 т/м 3 · 3,300 м) = 35,049 т/18,88 т/м 2 = 1,856 м 2 .
Принимаем габариты фундамента b = 1,5 м
Для фундамента Фм4, N = 57,880 т
A = 57,880 т / (25,48 т/м 2 — 2,00 т/м 3 · 3,300 м ) = 57,880 т / 18,88 т/м 2 = 3,065 м 2 .
Принимаем габариты фундамента b = 1,8 м
1. Определение расчетного сопротивления грунта основания
5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле
где γс1 и γс2 коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4[1];
k- коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (φп и сп) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения Б[1];
b- ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать b на 2hn);
γII- осредненное (см. 5.6.10 [1]) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;
γ’II — то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;
сII- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10[1]), кПа;
d1- глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8)[1]. При плитных фундаментах за d1принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;
db- глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);
здесь hs- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf — толщина конструкции пола подвала, м;
γcf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 .
При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1на hn.
Примечания
1 Формулу (5.7)[1] допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .
2 Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (5.7)[1] допускается принимать равными их нормативным значениям.
3 Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
4 Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.6 [1].
5 Если d1>d (d- глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7)[1] принимают d1 = d и db = 0.
6 Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1)[1] и (В.2)[1] с учетом значений R0 таблиц B.1-В.10[1] приложения B[1], допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6[1].
Исходные данные:
Основание фундаментом являются — суглинком лессовидным непросадочным полутвёрдой консистенции, желто-бурого цвета, с включением прослоев супеси, ожелезненный. (ИГЭ 2)
Для фундамента Фм3 : b = 1,50 м;
Для фундамента Фм4 : b = 1,80 м;
Для фундамента Фм3:
R = (1,10 ·1,00) / 1,00· [0,72 · 1,00 · 1,50 м · 1,780 т/м 3 + 3,87· 3,30 м· 1,691 т/м 3 +
+ (3,87 – 1,00) · 0,0· 1,691 т/м 3 + 6,45·1,1 т/м 2 ] = 1,10· (1,922 т/м 2 +21,596 т/м 2 +
+ 0,0 + 7,095 т/м 2 ) = 33,674 т/м 2 .
Для фундамента Фм4:
R = (1,10 ·1,00) / 1,00 · [0,72 · 1,00 · 1,80 м·1,780 т/м 3 + 3,87 · 3,30 м·1,691 т/м 3 +
+ (3,87 – 1,00) ·0,0·1,691 т/м 3 + 6,45·1,1 т/м 2 ] = 1,10 · (2,307 т/м 2 + 21,596 т/м 2 +
+ 0,0 + 7,095 т/м 2 ) = 34,098 т/м 2 .
Определение осадки
5.6.31 Осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.6[1]) определяют методом послойного суммирования по формуле
где b — безразмерный коэффициент, равный 0,8;
σzp,i — среднее значение вертикального нормального напряжения (далее — вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.6.32[1]), кПа;
hi — толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;
Ei — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;
σzγ,i — среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.6.33[1]), кПа;
Ее,i — модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;
n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.
При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2.
DL — отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; WL — уровень подземных вод; В, С — нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn — глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b — ширина фундамента; р — среднее давление под подошвой фундамента; szg и szg,0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σzp и σzp,0 — вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σzγ,i — вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i-го слоя на глубине z от подошвы фундамента; Нс — глубина сжимаемой толщи
Рисунок 5.2 — Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве
Примечания:
1 При отсутствии опытных определений модуля деформации Ее,i для сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать Ее,i = 5Еi.
2 Средние значения напряжений σzp,i и σzγ,i в i-м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя.
5.6.32 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки σzp = σz — σzu зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения szp, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле
где α — коэффициент, принимаемый по таблице 5.8[1] в зависимости от относительной глубины ξ, равной 2z/b;
р — среднее давление под подошвой фундамента, кПа.
5.6.33 Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента σzγ = σzγ — σzu, кПа, на глубине z от подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов определяют по формуле
где α — то же, что и в 5.6.32[1];
szg,0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой σzg,0 = γ’d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzγ,0 = γ’dn, где γ’ — удельный вес грунта, кН/м 3 , расположенного выше подошвы; d и dn, м, — см. рисунок 5.2[1]).
При этом в расчете σzγ используются размеры в плане не фундамента, а котлована.
5.6.34 При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (5.16) не учитывать второе слагаемое.
5.6.41 Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Нc, где выполняется условие σzp = 0,5σzγ. При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше Нmin, равной b/2 при b ≤ 10 м, (4 + 0,1b) при 10 ≤ b ≤ 60 м и 10 м при b > 60 м.
Если в пределах глубины Нс, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта.
Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Нс, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Нс принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие σzp = 0,2szγ.
При расчете осадки различных точек плитного фундамента глубину сжимаемой толщи допускается принимать постоянной в пределах всего плана фундамента (при отсутствии в ее составе грунтов с модулем деформации Е > 100 МПа).
Площадь подошвы фундамента Фм3: S = 2,25 м 2 (габариты 1,50 м × 1,50 м).
Нормативная нагрузка от конструкций N = 29,208 т
при b = 1,5 м ≤ 10 м
Таблица: Осадка фундамента Фм3
Сжимаемая толща основания H = 2,00 м > Hmin = 0,75 м
Осадка фундамента: S = 0,8·0,049 м = 0,0392 м (3,92 см) < 15 см (Приложение Д.[1])
Площадь подошвы фундамента Фм4: S = 3,24 м 2 (габариты 1,80 м × 1,80 м).
Нормативная нагрузка от конструкций N = 47,598 т
при b = 1,8 м ≤ 10 м
Таблица: Осадка фундамента Фм4
Сжимаемая толща основания H = 2,00 м > Hmin = 0,90 м
Осадка фундамента: S = 0,8· 0,061 м = 0,0488 м (4,88 см) < 15 см (Приложение Д. [1])
Определяем армирование подошвы фундамента
Для фундамента Фм3
Поперечная сила у грани колонны и грани подошвы (2.25) [2]:
p p ср = N0 / A = (35,049 т + 2,00 т/м 3 · 3,300 м · 1,500 м · 1,500 м) / (2,250 м 2 ) =
= 49,899 т / 2,250 м 2 = 22,177 т/м 2
QI = 22,177 т/м 2 · 1,50 м · ( 1,50 м – 0,40 м) / 2 = 18,296025 т
QII = 22,177 т/м 2 · 1,50 м · ( 1,50 м – 0,90 м) / 2 = 9,97965 т
Проверяем выполнение условий (2.26)[2], для бетона класса В15,
Условия выполняются, поэтому установка поперечной арматуры не требуется и расчет на поперечную силу не производится.
Определяем изгибающие моменты у грани колонны и у грани подошвы по формуле (2.31)[2]
МI = 0,125 · 22,177 т/м 2 · (1,50 м – 0,40 м) 2 · 1,50 м = 5,0314 тм
МII = 0,125 · 22,177 т/м 2 · (1,50 м – 0,90 м) 2 · 1,50 м = 1,4969 тм
В качестве рабочих стержней примем арматуру класса A-III с расчетным сопротивлением Rs = 37206,93 т/м 2 .
Требуемая площадь сечения арматуры по формуле (2.32)[2]
АsI = 5,0314 тм / (0,9 · (3,600 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м 2 ) =
= 5,0314 тм / 119211,00372 т/м 2 = 0,000042 м 2 = 0,42 см 2 .
АsII = 1,4969 тм / (0,9 · (0,300 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м 2 ) =
= 1,4969 тм / 8706,421 т/м 2 = 0,000172 м 2 = 1,72 см 2 .
Принимаем 8 Ø10 A-III Аs = 6,280 см 2 , шаг 200 мм.
Для фундамента Фм4
Поперечная сила у грани колонны и грани подошвы (2.25) [2]:
p p ср = N0 / A = (57,880 т + 2,00 т/м 3 · 3,300 м · 1,800 м · 1,800 м) / (3,240 м 2 ) =
= 79,264 т / 3,240 м 2 = 24,464 т/м 2
QI = 24,464 т/м 2 · 1,80 м · ( 1,80 м – 0,40 м) / 2 = 30,82464 т
QII = 24,464 т/м 2 · 1,80 м · ( 1,80 м – 0,90 м) / 2 = 19,81584 т
Проверяем выполнение условий (2.26)[2], для бетона класса В15,
Условия выполняются, поэтому установка поперечной арматуры не требуется и расчет на поперечную силу не производится.
Определяем изгибающие моменты у грани колонны и у грани подошвы по формуле (2.31)[2]
МI = 0,125 · 24,464 т/м 2 · (1,80 м – 0,40 м) 2 · 1,80 м = 17,050 тм
МII = 0,125 · 24,464 т/м 2 · (1,80 м – 0,90 м) 2 · 1,80 м = 4,458 тм
В качестве рабочих стержней примем арматуру класса A-III с расчетным сопротивлением Rs = 37206,93 т/м 2 .
Требуемая площадь сечения арматуры по формуле (2.32)[2]
АsI = 17,054 тм / (0,9 · (3,600 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м 2 ) =
= 17,054 тм / 119211,00372 т/м 2 = 0,000143 м 2 = 1,43 см 2 .
АsII = 4,458 тм / (0,9 · (0,300 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м 2 ) =
= 4,458 тм / 8706,421 т/м 2 = 0,000512 м 2 = 5,12 см 2 .
Принимаем 9 Ø10 A-III Аs = 7,065 см 2 , шаг 200 мм.
Относительная разность осадок (4,88 см – 3,92 см) / 600 см = 0,0016 < 0,004
Расчет по программе «ФОК-Комплекс»
Исходные данные для «ФОК-Комплекс»
Результаты
Устройство Фундаментов Под Станок С Чпу По Металлу
Рассмотрим такую важнейшую тему, как устройство фундаментов под металлорежущий станок с ЧПУ. Ведь если сделать что-нибудь неправильно или что-то упустить, то это может уменьшить ресурс станка вдвое, а все точностные показатели будут хуже на порядок. В данной статье рассмотрим технические условия на фундамент (марка бетона, прочность, план заливки), методы крепления станка к фундаменту и о его выверке по уровню.
Информация будет полезна каждому, кто планирует купить себе обрабатывающий центр с чпу, фрезерный станок портального типа либо другое металлообрабатывающее оборудование.
Итак, фундамент является основанием станка и если он сделан правильно, то он придает столу необходимую жесткость и обеспечивает соответствие точностных характеристик на долгое время. Также фундамент уменьшает влияние на работу соседнего оборудования. Заметим, что хоббийные и настольные станки малых серий можно устанавливать без фундамента.
Конечно станок можно установить и на виброопоры, но тогда придется мириться с тем что при работе станка будет повышенная вибрация, в результате чего вы получите повышенный и неравномерный износ и снижение точностных характеристик. К тому же станок не закрепленный к фундаменту всегда стоит на трех точках опоры и эти точки опоры всегда меняются при перемещении рабочего органа. Чтобы фундамент соответствовал требованиям его необходимо изготавливать в соответствии с техническим заданием, которое полностью расписано в документации, прилагаемой к станку и содержит чертежи фундамента устанавливаемого станка.
Конфигурация фундамента очень сильно зависит от самого станка, то есть фундамент фрезерного станка не подойдет к фундаменту токарного станка. Фундамент для станочного оборудования представляет собой монолитную бетонную основу, которая располагается полностью под станком или под несущими тумбами. Все габариты для подготовки фундамента можно найти на плане фундамента. Для удобства выполнения работ по выкапыванию ямы для фундамента необходимо заранее, на полу, очертить мелом габариты фундамента.
Среди технических требований к фундаменту хочется выделить несущую способность грунта, она должна соответствовать 5 килограммам на один квадратный сантиметр. При необходимости фундамент дополнительно нагружают к примеру бетонными блоками, которые превышают массу станка в 3-4 раза.
Заливка фундамента станков
Перед тем, как производить заливку фундамента станка, необходимо определиться с помощью чего вы будете крепить станок к фундаменту. Если это будет выполняться с помощью анкерных болтов, то заранее необходимо выполнить опалубку для анкерных колодцев. Для станков повышенной точности средних размеров фундамент необходимо армировать единой решеткой по всей длине и ширине и высоте с размером ячейки 200 мм. Диаметр арматуры зависит от величины фундамента и может быть от 12 до 20 мм.
Для заливки фундамента металлообрабатывающего станка применяем бетонную смесь с объемным соотношением три части щебня 1 часть цемента и 1 часть песка. Марка бетона должна быть не ниже М250. Глубина фундамента должна составлять не менее 60% от площади поверхности фундамента.
Монтаж станка на фундамент необходимо выполнять при достижении прочности бетона не менее 50% от проектных значений. Это примерно 7 дней при температуре 20оC.
Запуск станка можно выполнять при достижении 70% прочности бетона от проектных значений, это примерно 15 дней. Срок полного отвердения бетона составляет 28 дней.
Расчет фундамента станка
Прочность бетона в готовом фундаменте может быть быстро оценена по звуку и ударам. Когда прочность бетона соответствует от 30 до 50 кг/см2, то звук от ударов молотка получается мягкий и при ударе получается вмятина с осыпающимися краями. При нанесении рисок острым зубилом фундамент режется и сыпется.
В случае, когда прочность бетона соответствует от 60 до 90 кг/см2, то звук от ударов молотка будет глуховатым, после ударов на поверхности остаются небольшие вмятины и следы. При нанесении рисок острым зубилом фундамент штрихуете на глубину от 1 до 1,5 мм. Когда прочность бетона составляет примерно 110-120 кг/см2, то звук от ударов молотка будет звонкий и после удара почти не остается следов, а острое зубило при легком штриховании оставляет слабый след.
Согласно технического задания на фундамент верхняя его часть должна быть ровной и гладкой без уклонов и неровностей. Допустимое отклонение фундамента следующее:
- по плоскости в любом направлении на 500 мм допустимое отклонение 0,2 мм;
- по высоте допустимо отклонение на 5 мм;
- по уклону на длину 1 метр допустимо отклонение на 1 мм.
Когда фундамент окончательно готов, приступаем к монтажу станка. В начале очищаем нижнюю часть станины от консервации и грязи, особенно места прилегания.
Анкера, при стягивании испытывают силу, которая постоянно вытаскивает анкерный болт из фундамента, поэтому конструкция анкеров имеют форму крюка в основании, благодаря чему обеспечивается надежное крепление и исключается вибрация. У химических анкеров жесткость крепления выполняется раствором, который проникает глубоко в поры фундамента.
Выполняя монтаж станка на анкерные болты фундамента, анкерные колодцы надо залить водой, которую необходимо удержать течение 6-8 часов для лучшей пропитки фундамента. В дальнейшем анкерные колодцы заливаются малоусадочным бетоном не ниже М300. Данный бетон мы держим 4 дня постоянно смачивая водой для лучшего твердения. Фундамент станка это стапель, который необходим для сборки и проверки станка на точность.
При наличии технологического пола более 300 мм монтаж станка на химические анкеры происходит следующим образом. Анкерные колодцы под химические анкера выполняются с помощью бура, диаметр которого больше на 2-4 мм, чем сам анкерный болт. Глубина анкерного колодца обычно указана в плане фундамента. После выполнения колодцев выполняем разметку на шпильках с резьбой М12 для дальнейшего отрезания и получения нужной длины. Далее с помощью наждачного станка обтачиваем фаски и удаляем заусенцы, после чего на шпильки накручиваем гайки.
Монтаж станков на фундамент
Затем выполняя монтаж станка на фундамент ставим его на пластины и затягиваем анкерные болты таким образом, чтобы отверстие в пластинах совпадали с отверстиями анкерных колодцев. Затем приготавливаем специальный монтажный пистолет вместе с быстротвердеющий химической смесью и с помощью строительного пистолета заливаем в анкерные колодцы химический раствор. Данная смесь является основой химического анкера, которая не позволит шпильке выйти из анкерного колодца. Такая смесь при затвердении подобна камню, так что если она при заливке случайное попадет на станок, то необходимо убрать раствор как можно быстрее, чтобы не откалывать его в твердом состоянии.
После заливки раствором вставляем заготовленные шпильки в анкерные колодцы, простукиваем их для больших усадки и ждем затвердевания химического раствора 24 часа. Фундамент для станка готов.
После установки станка на фундамент производим выверку станка по уровню, с помощью двух способов:
- регулировка по уровню при помощи клиновых регулировочных башмаков, либо регулировочных болтов на самом станке;
- регулировка с помощью специальных клиньев.
Принцип действия примерно одинаковый, так как все эти приспособления изменяют высоту установки станка.
Принцип действия регулировочного болта следующий: анкерный болт прижимает станок к фундаменту придавая необходимую жесткость, то есть при затягивании анкерного болта станок сильнее прижимается к фундаменту.
Регулировочный болт выполняет обратную функцию, то есть закручивая он упирается в специальную проставочную пластину с размерами 100х100х10 мм и выталкивает станок вверх. С помощью регулировочных болтов мы выравниваем станок и выверяем с помощью станочного уровня.
Далее опишем алгоритм проверки правильности выверки станка. Для начала необходимо установить суппорт станка по центру перемещений, после чего используя станочный уровень установленный в центре стола в двух взаимно перпендикулярных положениях выставить станок. Затем также проверить уровень станка установив уровни в остальных точках станка по краям направляющих.
После того, как станок полностью выверен, мы затягиваем динамометрическим ключом анкерные болты. Моменты затяжек можно найти в таблице на рис. 1. Из приведенной таблицы мы видим, что анкерные болты М12 необходимо затягивать силой 24 Нм.
Рис. 1. Моменты затяжек анкерных болтов фундамента станка
