Машины для устройства фундамента

Обновлено: 06.05.2024

Устройство фундамент 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 фундаментным конструкциям под оборудование

Требования к фундаментам под промышленное оборудование выдвигаются высокие по разным критериям. Это связано с тем, что они испытывают разноплановые нагрузки и подвержены часто воздействию агрессивных веществ.

Фундамент с приямком

Фундаментная конструкция под оборудование должна обладать следующими свойствами:

значительной прочностью, чтобы выдерживать динамические и статические воздействия со стороны установленного механизма;
химической стойкостью (инертностью);
значительной массой, обеспечивающей сопротивление вибрационным нагрузкам (гашение колебаний);
минимальными отклонениями от плановых размеров, то есть габариты опоры должны практически полностью соответствовать расчетным параметрам;
большей, чем у монтируемого агрегата, площадью опоры.

Высокая прочность и устойчивость к действию химически активных компонентов определяют в значительной степени срок службы основания и, в ряде случаев, рабочих установок.

Разрушающими опору агрессивными веществами являются:

смазочные материалы;
охлаждающие жидкости;
различные технические масла;
разное топливо и прочие.

Гашение вибраций массивным основанием от работы механизмов с динамическими нагрузками (пример таких агрегатов – прокатные клети, молоты) имеет большое значение. Это связано с тем, что колебания вызывают сокращение срока эксплуатации всей постройки и самого оборудования, а также соседних механизмов.

Вибрации возникают из-за наличия неравномерно вращающихся деталей в машине: режущих инструментов, роторов, шкивов и прочих.

Кроме размеров (длины, ширины, высоты) опорной конструкции, с чертежом должны совпадать и места расположения крепежных элементов. Допустимы только минимальные расхождения.

Если не предусмотрено конструктивными особенностями оборудования, то уклоны на установочной площадке должны отсутствовать, чтобы можно было правильно и быстро выполнить монтажные работы.

Агрегаты небольшой массы (до 2 т), которые не вызывают значительных динамических воздействий на опору, монтируют непосредственно на железобетонные полы либо межэтажные перекрытия. Если требуется, то их подготавливают соответствующим образом, усиливая основу путем армирования и заливки бетоном. Такие опорные конструкции выделяют в фундаменты первой группы.

Общие нормативные регламентации

Построенный фундамент под установку оборудования должен обеспечивать безопасность трудового процесса (соответствовать действующим нагрузкам по прочности) и удобство обслуживания смонтированных на нем механизмов. Для этого делают приямки (или подвалы), прокладывают прочие инженерные коммуникации.

Кроме рассмотренных критериев, которым должны соответствовать опорные конструкции под оборудование, к фундаментам с динамическими нагрузками и процессу их возведения предъявляются следующие требования:

нужно, чтобы строительство и проектирование оснований выполнялось компетентными специалистами с высоким квалификационным уровнем, а также опытом проведения подобных работ;
для создания проекта нужно, чтобы исходные данные имелись в требуемом объеме и интерпретировались только профессионалами;
процесс строительства должен сопровождаться постоянным контролем качества проведения работ;
нужно, чтобы действия всех участников строительного процесса были четко скоординированы;
построенные фундаменты должны быть используемыми по назначению, соответствующему указанному в проектной документации;
для строительства следует применять материалы, отвечающие нормативным требованиям;
обслуживание оснований следует выполнять так, чтобы конструкция прослужила максимально возможный срок;
надежность и максимально возможная простота крепления (как пример – анкерные болты, вмуровываемые в бетон).

В видеоролике далее даются рекомендации по обустройству фундаментов под станочное оборудование.

Все работы по проектированию и возведению опорных конструкций под механизмы должны выполняться специалистами для достижения соответствия построенной конструкции техническим условиям и действующим стандартам. Важным фактором является также экономичность воздвигаемой фундаментной конструкции, благодаря чему все расходы сводятся к минимуму.

Разнообразие оборудования

Когда речь идет об основаниях под оборудование, то следует учитывать, что существует большое его разнообразие, объединенное в отдельные группы. Нормативными документами предполагается расчет фундамента под каждую из них вести с учетом эксплуатационных особенностей механизмов.

Металлообрабатывающий станок

Фундаментные конструкции проектируют и возводят под следующие группы машин:

с кривошипно-шатунными механизмами: компрессоры поршневые, рамы лесопильные, дизели, мотор-компрессоры;
турбоагрегаты: турбовоздуходувки, турбокомпрессоры, турбогенераторы;
электрические машины, такие как синхронные компенсаторы и мотор-генераторы;
штамповочные или ковочные молоты кузнечные;
прокатное оборудование (вспомогательного или основного типа);
копры, предназначенные чтобы разбивать скрап;
вращающиеся печи;
дробилки (гирационные, трубчатые, щековые, валковые) и мельничные агрегаты;
металлорежущие станки;
прессы;
машины формовочные (используемые как в литейном производстве, так и при изготовлении железобетонных блоков).

Каждая группа оборудования с динамическими нагрузками имеет свои особенности проведения расчетов оснований. Это связано с особенностями действия сил, возникающих при работе машин.

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.

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.

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.

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.

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.

Технология строительства фундамента-плиты из железобетона

В каждом конкретном случае выбирают наиболее подходящий фундамент под оборудование. Очень часто при его больших габаритах и массе отдают предпочтение фундаменту плитного типа из железобетона.

По технологии строительство фундамента-плиты выполняют в следующей последовательности:

выбирают подходящее (оптимальное) место для размещения одного механизма либо нескольких агрегатов;
определяют положение крепежных элементов, примером которых служат фундаментные болты, предназначенных для жесткой фиксации станины;
по разметке вырывают котлован требуемой проектной высоты и ширины, а глубиной, превышающей уровень промерзания грунта по региону в среднем на 0,5 м;
засыпают дно выемки песчано-щебневой подушкой, требуемой по документам высоты;
монтируют опалубку по периметру будущей основы;
укладывают гидроизоляционный материал, например, рубероид;
устанавливают каркас из арматуры;
выполняют заливку цементным раствором собранной конструкции, укладывая его послойно (по 10-15 см толщиной);
в последний слой монтируют крепежные болты, имеющие загнутые либо конические торцы;
примерно через месяц (после набора бетоном полной прочности) приступают к монтажу оборудования.

Стенки выемок часто делают с уклоном в 45 градусов, чтобы они не осыпались. Вообще величина откоса определяется характеристиками грунта.

Опалубкой могут служить деревянные, металлические, пластиковые (при небольших габаритах основы) щиты.

Под нетяжелые механизмы допускается армирование не проводить. В некоторых случаях дно выемки застилают гасящими колебания материалами, например, деревянным брусом из дуба.

Каждый бетонный слой хорошо утрамбовывают.

Возводимая фундаментная конструкции не должна соприкасаться с основой строения, его внутренними перегородками, колоннами и наружными стенами. Следует выдерживать минимальное расстояние, равное 1 м. Нужно, чтобы сооружаемое основание выходило за станину минимум на 0,2 м с четырех сторон.

В ролике далее показана выемка с выставленными щитами и арматурным каркасом для заливки фундаментной плиты.

Возводить основания для установки агрегатов различных моделей следует согласно СП 26.13330.2012, регламентирующего строительство фундаментов под машины с динамическими нагрузками. Создаваемая конструкция должна соответствовать требованиям, изложенным в паспорте к монтируемому механизму. Важнейшим этапом является проектирование. От правильного расчета габаритов опоры будет зависеть ее прочность и надежность, а в конечном счете – долговечность. Подбирать подходящий вариант фундаментной конструкции следует, опираясь на гидрогеологические особенности местности, характер и величину действующих нагрузок.

Установка винтовых свай механизированным и ручным способом

После того, как все вышеперечисленные пункты выяснены, в соответствии со СНиП 2.02.03-85 и характеристиками несущей способности изделий, подбирается размер конструкций, а также рассчитывается необходимое их количество. Для расчета винтовых свай лучше обратиться за помощью к специалисту, который сможет точно определить предельные технические характеристики столбов и требуемое их количество.

Далее производится разметка поля. Для этих целей план здания делят на прямоугольники. По габаритам и диагонали допускается погрешность в несколько сантиметров. Процедуру начинают с углов, которые будут служить точками для разметки согласно чертежу.

Подготовка

Предварительно следует убрать с площадки посторонние предметы, стройматериалы, мусор и пр. Если установка осуществляется в зимнее время, то не стоит убирать снег. Это нужно для погружения винтовых свай в мягкий, а не глубоко промерзший грунт. Убрать снег можно в день монтажа, но не раньше.

Если будет использоваться установка для завинчивания свай, то следует заранее побеспокоиться о наличии подъезда. Для бетономешалки понадобится 220В, а также вода технического качества, для приготовления цементного раствора, чтобы произвести бетонирования стволов конструкций.

Возможные препятствия

Монтаж может быть усложнен, если поблизости находятся деревья или грунт имеет включения из камней и закопанного строительного мусора. Кроме того, процесс может быть замедлен, если рядом с точкой установки расположен забор или установлены столбы.

Следует помнить, что невозможно установить сваю на расстоянии ближе тридцати сантиметров от существующего строения. А если сваю предполагается ввинчивать поблизости от невыкорчеванного пня или крупного дерева, то следует учитывать, что корни обычно расходятся под землей в стороны.

Иногда в процессе установки сваи выясняется, что в глубине грунта имеются включения камней. Если камни размером до 5 см, то они не оказывают негативного влияния на сваю. Крупные же камни, попавшиеся на пути сваи, делают дальнейшее ее ввинчивание невозможным. Камни размером от 5 до 10 см, как правило, не препятствуют дальнейшему закручиванию, но могут вызвать смещение острия сваи, что вызовет отклонение ее оси от вертикали.

Если сваю пришлось выкрутить обратно, место ее установки необходимо раскопать лопатой, после чего извлечь из грунта камни и продолжить монтаж. Вынутый грунт нужно обратно засыпать в яму и утрамбовать его вокруг столба.

Если в толще грунта имеются бетонные блоки или плиты, строительный мусор и прочие крупные препятствия, то установить винтовые сваи не получится.

Использование машин для забивания свай

Часто сталкивающемуся со свайными фундаментами и знакомому с технологией их возведения строителю зачастую неизвестно, каким образом происходит заглубление свай в грунте и какое сваебойное оборудование используется в этом процессе.

Наиболее распространенным способом заглубления свай является использование гидравлического либо дизельного молота. Несмотря на то, что их применение достаточно шумное, происходит надежное заглубление на проектную глубину.

При этом происходит также и сдавливание грунта, и качественное уплотнение подушки.

В каких случаях необходимы сваи

Использование свай необходимо при наличии на участке проблемных грунтов, а именно:

С высоким расположением уровня грунтовых вод;
Значительная неоднородность грунтов;
Болотистая местность, при выполнении работ на которой необходимо добраться до плотного несущего слоя.

При строительстве малоэтажных домов преимущественно используются винтовые либо буронабивные опоры, а мощные сваи с крупным сечением, изготовленные из железобетона, в основном применяются для возведения гражданских и промышленных объектов значительного веса и площади.

Все сваи, имеющиеся на строительном рынке, разделаются на два основных типа:

Изготавливаемые на заводах;
Собирающиеся непосредственно на стройплощадке.

Применение спецтехники

Установка свай с помощью копера

Установки для забивки свай используются при необходимости заглубления мощных опор. Такая техника была разработана еще два века назад, в период интенсивного развития и применения паровых машин.

Современные агрегаты, конечно же, мало чем похожи на своих предшественников, но основные принципы работы остались практически неизменными.

Отдельно следует отметить, что существует несколько видов молота, равно как и способов установки и заглубления сваи в грунт:

Дизель-молот, работающий на дизтопливе и использующий при работе ударную силу;
Гидравлическая установка, работающая на гидравлическом приводе;
Вибропогружатель, использующий для погружения опоры в грунт эксцентрический маятник;
Сваевдавливающая установка, заглубляющая сваю посредством создания усилия огромной величины.

В городских условиях чаще всего используются именно сваевдавливающая машина, когда по причине слишком плотной застройки применение ударных механизмов невозможно.

Работу сваезабивной установки в общих чертах можно изобразить в следующей последовательности:

Свая устанавливается в проектное положение;
Вдавливание конструкции опоры в грунт до остановки естественного заглубления;
Забивка сваи в грунт на требующуюся по проекту глубину.

Следует отметить, что помимо забивки, существуют еще и другие способы, в которых машиной применяется не только удар молота. Одним из таких способов является вибропогружение, при котором в качестве главной силы заглубления сваи выступает вибрация.

Кроме того, в современном строительстве широко используются и такие методы, как:

Рекомендуем посмотреть видео как производится вдавливание свай с помощью специального оборудования.

Типы техники

Машины для забивки свай разделаются на два типа:

Установки могут быть как сборными, монтирующимися непосредственно на участке застройки, так и передвигающимися вместе с машиной.

Фундаменты под динамические нагрузки

функционирование машин с неравномерно движущимися частями;
движение транспорта как по поверхности земли, так и под землей;
трамбовка грунта во время во время обустройства подушки основания здания;
углубление свай;
работа лесопильного оборудования или компрессоров и прокатных станов.

Особенности и классификация фундаментов под динамические нагрузки

Сооружение основания, предназначенного для обеспечения устойчивости к динамическим нагрузкам, необходимо при возведении промышленных зданий, в которых установлены опорные колонны, и, соответственно, фундаментов под станки. Такие фундаменты имеют ряд особенностей, учитывать которые необходимо при строительстве. В первую очередь это касается колебаний, которые приходится выдерживать основанию под станки и машины.

Конструкция фундамента под динамические нагрузки

Испытываемые колебания могут быть и статические, и динамические. Возникновение динамических нагрузок связано с колебаниями во время работы промышленного оборудования и строительной техники, проведением взрывных работ или с сильными порывами ветра. Проектирование основания осуществляется в соответствии со СНиП 2.02.05-87.

Основная цель обеспечить безопасную эксплуатацию машин, без причинения какого-либо ущерба возведенному зданию. Основания машин с динамическими нагрузками проектируют:

Монолитными, где предусмотрено наличие приямков, колодцев или отверстий, в которых размещаются части оборудования.
Стенными. Имеющими основание в виде ростверка, стены и верхнюю плиту, опирающуюся на колонны.
Рамными, представляющими собой конструкцию из верхней плиты и балок, которые опираются на нижнюю плиту фундамента через ряд стоек.
Облегченными, где опору создают колонны.

Для того чтобы успешно выдерживать довольно высокие динамические нагрузки возводимое основание должно:

Обладать значительной массой, обеспечивающей устойчивость к существующим и предстоящим нагрузкам. Уровень сопротивляемости основания вибрациям напрямую зависит от его массы.
Отличаться значительной прочностью, обеспечивающей долгосрочную эксплуатацию и самого оборудования, и здания, в котором оно установлено.
Иметь довольно высокую инертность. Фундаменту, сооруженному под оборудование, предстоит выдержать воздействие агрессивных сред. В их число входят смазка, машинные масла и другие жидкости, оказывающие разрушающее действие на само основание и грунт.

При сооружении такого фундамента необходимо в точности следовать рекомендациям и соблюдать все установленные нормы в отношении габаритов и правил возведения основания и крепления на нем оборудования.

Важно обеспечить полное отсутствие уклона ростверка. Это гарантирует равномерное распределение нагрузки и тем самым продлит срок эксплуатации оборудования и фундамента.

Основное требование, предъявляемое к фундаментам, на которых установлено ударное или иное оборудование, заключается в соответствии стандартам безопасности труда и обеспечении эффективной защиты от вредного влияния динамических нагрузок на оборудование, установленной как на самом основании, так и в непосредственной близости от него.

Фундамент под оборудование

Для соблюдения указанных условий необходимо при возведении подобных фундаментов строго следовать нормам, установленным СНиП:

2.02.01-83;
2.02.03-85;
2.03.01-84;

Как указывает руководство, фундаменты машин, подверженных динамическим нагрузкам сооружают в виде монолитной плиты. Они могут быть сборными и сборно-монолитным. По существующим требованиям и нормам основание под динамические нагрузки возводится монолитным железобетонным. Класс бетонной смеси, используемой для его сооружения – В15. Отличие основания под машины с динамическими нагрузками от фундаментов под жилые постройки заключается в их конструкции.

Проектирование фундаментов машин с динамическими нагрузками

Большая часть динамических нагрузок – ударное воздействие. Это может быть и одиночный импульс, и изменяющаяся внешняя нагрузка. Эти явления и вызывают свободные или вынужденные колебания.

Надежные основания обустраивают для установки машин:

вращающихся равномерно, к числу которых относятся электродвигатели и турбогенераторы;
вращающихся не только равномерно, но и с поступательным и возвратным движением, а это могут быть компрессоры или двигатели внутреннего сгорания;
совершающих возвратно-поступательное движение одновременно с ударами.

Машины и механизмы могут оказывать на фундамент воздействие, совершая возвратно-поступательное движение, совмещенное с неравномерным вращением или передавать на основание случайные нагрузки. Для точного проектирования основания под динамические нагрузки необходим профессиональный расчет. Коэффициенты жесткости для фундаментов на естественной платформе определаются по формулам:

где kz – это коэффициент жесткости при вертикальных поступательных движениях фундамента;

А – площадь платформы;

Сz – жесткость основания при осуществлении поступательного вертикального перемещения фундамента.

При горизонтальных движениях фундаментов:

Вся работа – это несколько обязательных этапов, в ходе которых проводится расчет амплитуды колебания основания, которая должна полностью соответствовать установленной правилами. Установки значений давления под подошвой и расчет прочности всех элементов, из которых состоит фундамент.

Выбирая марку бетона для создания железобетонной конструкции, необходимо учитывать наличие воздействия на фундамент и динамической нагрузки, и статистических нагрузок, и высоких технологических температур, оказываемых в одно время. Посмотрите видео, как правильно выбрать марку бетона.

Платформа, на которой будут установлено оборудование, должна обеспечить безопасность и эффективность труда, а расчет материалов и параметров должен гарантировать продолжительный срок ее эксплуатации. Основание для проектирования подошвы, которая имеет в большинстве случаев прямоугольную форму, является правильный расчет. В первую очередь стоит сказать о том, что высота фундаментов машин предусматривается минимальная, так она тесно связана с размерами крепежных болтов и глубиной их заделки.

На данном этапе выбирается проектная марка бетона, которая в соответствии со СНиПом должна быть не менее М150 или М200. Расчет фундамента выполняется для установки как единичной модели, так и нескольких машин динамической нагрузки. Выполнение данных работ связано с определением центра тяжести и учетом волн, распространяемых в грунте при работе низкочастотных или других машин.

Сооружение фундамента под динамические нагрузки

Необходимое условие прочности сооружения – отделение фундаментов машин от оснований построек специально спроектированными швами. При проектировании фундамента машин с динамическими нагрузками в обязательном порядке принимают расчет технические характеристики, которыми обладает оборудование, амплитуда колебаний непосредственно машин и расположенных поблизости конструкций. Необходимо принимать в расчет динамические нагрузки, действующие на оборудование и крепежные болты.

Особого внимания заслуживают значения предельных колебаний всего фундамента и его частей. Оборудование, установленное на сооружаемом основании, требует наличия дополнительных подъямков или колодцев, которые также подвергаются определенным нагрузкам и испытывают колебания. Приступая к сооружению основания машин с динамическими нагрузками необходимо учесть наличие дополнительных крепежных болтов и других элементов, которым снабжено оборудование при поставке.

Машины с динамическими нагрузками устанавливают как можно дальше от объектов, обладающих повышенной чувствительностью к вибрации, к числу которых относятся опорные колонны. Установка машин на открытой площадке требует наличия данных о глубине промерзания грунта. В большинстве случаев машины с динамическими нагрузками устанавливают на мелкозаглубленном фундаменте. Если сооружение подобного основания ведется на сложном грунте, то используют свайную конструкцию, колонны в которой имеют различную глубину проникновения в грунт.

Такие колонны, как правило, делают в «стакане», который армируют и заполняют бетоном. Эти железобетонные колонны становятся надежной опорой будущего фундамента. Они надежно укрепляют грунты. Создание основания для машин с динамическими нагрузками требует поэтапного выполнения работ с учетом особенностей, которыми обладает оборудование.

Бетонирование выполняется в непрерывном режиме. При необходимости технология выполнения работ допускает сооружение рабочих швов, места нахождения которых, указаны на чертежах и установлены еще на стадии проектирования.

Выбирая место, в котором будет установлено оборудование, необходимо принять во внимание установленное расстояние от машины до той точки, где расположены опорные колонны или другое оборудование. Это расстояние не должно быть меньше одного метра от выступающих частей машины. Фундамент, на который опираются стены помещения или колонны, не может быть связан с основанием, обустроенным для машин с динамическими нагрузками. Посмотрите видео, как производится установка опорных колонн.

Определив расстояние от каждой опорной колонны, приступают к разметке, в соответствии с которой подготавливают котлован. В открытых цехах глубина котлована определяется глубиной промерзания грунта. Подсыпку делают песком, тщательно промочив и уплотнив его.

После выставления опалубки и укладки армировочной сетки на опалубку необходимо уложить шаблон. Используя отверстия, подготовленные в нем, с помощью гаек фиксируют фундаментные болты.

Машины для устройства фундамента

Существующие сваебойные молоты подразделяются по роду привода на механические или подвесные, паровоздушные, дизельные и электрические (вибромолоты). В последнее время появились и гидравлические сваебойные молоты, но промышленного применения они пока не получили.

Главным определяющим параметром молотов простого действия является вес ударной части, молотов двойного действия и вибромолотов — энергия удара.

Механические или подвесные молоты являются простейшим типом сваебойных молотов. Из-за крайне низкой производительности они применяются лишь в редких случаях — при отсутствии других видов молотов или малых объемах работ. Молот представляет собой чугунную или стальную болванку, имеющую вверху петлю для сцепления с подъемным канатом и направляющие захваты для удержания и направления молота в стрелах копра. Иногда молот собирают из нескольких секций, соединяемых между собой болтами. Принцип действия молота заключается в попеременном подъеме его с помощью лебедки на некоторую высоту и свободном падении на голову сваи. Частота ударов не превышает 4—12 в 1 мин. Величина хода в пределах 1,5—3 м, вес молота обычно не превышает 30 кН. Работа с молотом производится с копра или крана, оборудованного подвесной копровой стрелой.

В паровоздушных молотах в качестве источника энергии используется пар или сжатый воздух с давлением 0,7—0,8 МПа. В молотах простого действия пар или сжатый воздух только поднимает на некоторую высоту (1,5—2 м) ударную часть молота, т.е. цилиндр, затем происходит выхлоп пара или воздуха и цилиндр падает под действием собственного веса, нанося удар по свае. На рис. V-14 представлены общий вид и разрез молота простого действия с ручным управлением. Частота ударов молота в минуту не превышает 30. Вес ударной части молота 30—80 кН.

Рис. V-14. Паровоздушный молот простого действия с ручным управлением

Технические данные молотов простого действия с ручным управлением представлены в табл. V-10.

Технические данные паровоздушных молотов простого действия с ручным управлением

Молоты простого действия с ручным управлением просты по конструкции, надежны в работе, не требуют сложного ухода. Недостатком их является низкая производительность, обусловленная малой частотой ударов и тем, что при забивке свай необходим специальный человек для управления работой паро(воздухо) распределительного крана.

В молотах простого действия с полуавтоматическим управлением в отличие от молотов с ручным управлением выхлоп пара или сжатого воздуха благодаря специальному устройству происходит автоматически. Управление впуском пара (сжатого воздуха) в цилиндр молота после выхлопа и удара цилиндра по свае остается ручным. Такая конструкция позволяет несколько увеличить частоту ударов молота в 1 мин и повысить производительность забивки. Кроме того, молоты с полуавтоматическим управлением экономичнее по расходу пара (воздуха). В СССР молоты этого типа получили значительное распространение. Технические данные приведены в табл. V-11.

Технические данные молотов простого действия с полуавтоматическим управлением

Шифр модели	Общий вес, кН	Вес ударной части, кН	Высота подъема цилиндра, см	Энергия одного удара кДж	Число ударов в 1 мин	Энергия ударов в минуту, МДж	Расход пара, кг/ч сжатого воздуха, м 3 /мин	Рабочее давление пара или воздуха, МПа	Потребная поверхность нагрева котла, м 2	Потребная производи- тельность компрессора, м 3 /мин
СССМ-07	22,95	12,5	150	18,75	30	0,562	240 5	0,7—0,8	10	5—6
СССМ-570	27,0	18,0	150	27,0	30	0,810	545 10	0,7—0,8	22	8—9
СССМ-582	43,0	30,0	130	39,0	30	1,170	700 14	0,7—0,8	28	14—15
С-276	41,5	30,0	130	39,0	30	1,170	700 14	0,7—0,8	28	14—15
СССМ-680	86,5	60,0	137	82,0	30	2,460	1470 30	0,7—0,8	50	28—30

Паровоздушные молоты одиночного действия с автоматическим управлением в настоящее время имеются лишь в опытных экземплярах. Так, ВНИИСтройдормашем разработаны конструкции молотов с весом ударной части 60 и 80 кН, имеющие автоматическое переключение впуска и выпуска пара (сжатого воздуха) из цилиндра. Конструкции молотов с автоматическим паровоздухораспределением, разработанные по рационализаторским предложениям работников Укргидроспецфундаментстроя, Гидроспецфундаментстроя и др., не получили широкого распространения.

Смородинов М.И. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты

Установки алмазного бурения

Установка алмазного бурения — это группа инструментов, предназначенных для выполнения отверстий большого диаметра в бетоне, кирпиче, искусственном и натуральном камне. Созданная на основе алмазной технологии, бурильная машина позволяет получить в железобетоне отверстия диаметром до 250 мм. С каждой установкой для сверления бетона можно применять алмазные коронки различного диаметра. Поэтому данная группа инструментов востребована при прокладке труб, вентиляции и коммуникаций.

Устройство

Состоит установка алмазного бурения из электродвигателя, шпиндельного узла, ручки переключения передач и узла подачи воды. У одних моделей эти элементы закреплены на направляющей стойке и при нажатии рычага двигаются по ней вверх-вниз, у других они скомпонованы в конструкцию, по виду напоминающую перфоратор. Для приведения оборудования в действие имеется электрический пускатель. Выбор режима работы осуществляется переключением передач и влияет на скорость резки. Для удобства перемещения крупногабаритной установки в конструкции может быть предусмотрена транспортировочная ручка и колеса.

Принцип работы

Перед началом работ сверлильная машина закрепляется с помощью анкерных болтов на основании, на шпиндельный узел крепится алмазная коронка. Установка подключается к сети и системе подачи охлаждающей жидкости. Пользователь выбирает режим работы и нажимает пусковую кнопку – оснастка начинает вращаться. Для ее вхождения в материал необходимо мягко надавливать на рычаг. Плавный ход коронки и водяное охлаждение позволяют выполнять качественные отверстия.

Читайте также: