Расчет амплитуды колебаний фундамента

Обновлено: 14.05.2024

Приложение 3 (обязательное). Расчет колебаний фундаментов машин на случайные динамические нагрузки

- коэффициент, зависящий от типа машины (мельницы) и принимаемый:

для стержневых мельниц = 0,015;

для остальных типов мельниц = 0,001;

- ускорение свободного падения g = 9,81 .

Обозначения , m, , , , - те же, что и в формулах пп.5, 6 обязательного приложения 1.

2. Амплитуды горизонтальных колебаний рамных фундаментов машин (например, мельниц) , м, рассчитываемых на случайные динамические нагрузки, следует определять по формуле

где - расстояние от центра тяжести верхней части фундамента до оси наиболее удаленного подшипника мельницы, м;

, - амплитуды соответственно горизонтальных колебаний верхней части фундамента, м, и вращательных колебаний относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести верхней части фундамента, рад, определяемые по формулам:

- определяется по формуле (2) настоящего приложения;

- расстояние в плане от центра тяжести верхней части фундамента до середины длины барабана, м.

Обозначения , , , , , - те же, что и в формулах пп.1 - 4 обязательного приложения 1.

<< Приложение 2 (обязательное). Расчет колебаний фундаментов машин с импульсными нагрузками	Приложение 4 >> (обязательное). Расчет колебаний массивных и стенчатых фундаментов машин при кинематическом возбуждении
Содержание Строительные нормы и правила СНиП 2.02.05-87 "Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (утв. постановлением.

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

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

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» [10] или «Инструкции по определению динамических нагрузок от машин, установленных на перекрытиях промышленных зданий» [3].

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 γ_сI и γ_сII 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 R₀ ≤ 150 кПа и 5 % для грунтов с R₀ > 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 ≤ γ_c0γ_c1R,

(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); γ_c0 — коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий характер динамических нагрузок и ответственность машины (табл. 9.1); γ_c1 — 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 γ_с0 И γ_с1

Машины	γс0	γс1
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 F_d определяется с учетом динамических воздействий. Для свай-стоек и висячих свай эта величина определяется по формуле

F_d = γ_pγ_1pF_s,

(9.2)

где F_s — несущая способность сваи в статических условиях, определяемая в зависимости от вида свай и грунтовых условий; γ_p, γ_1p — коэффициенты условий работы грунтов основания, принимаемые для висячих свай γ_p = 0,8, для свай-стоек γ_p = 1; при прорезании висячими сваями рыхлых песков любой крупности и влажности, мелких и пылеватых водонасыщенных песков и глинистых грунтов с показателем текучести I_L > 0,6 коэффициент γ_1p = 0,7; при опирании висячих свай на такие грунты γ_1p следует определять по результатам испытаний динамической нагрузкой; для остальных видов в состояний грунтов, а также для свай-стоек γ_1p = 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

F_d = nηF_n,

(9.3)

где n и η — коэффициенты перегрузки и динамичности (табл. 9.2); F_n — 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 [3].

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. η_h, η_v — 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

* 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 [8] 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; В_z, В_x, В_φ — коэффициенты демпфирования основания для вертикальных, горизонтальных и вращательных колебаний; k_z, k_x, k_φ — 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; h₁ — расстояние от общего центра тяжести установки до подошвы фундамента; F_z, F_х, 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 = 2πf = 2π/Т .

Дифференциальные уравнения свободных колебаний системы соответствуют уравнениям (9.4) и (9.5) при F_z = F_x = M = 0.

9.4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ОТ ФУНДАМЕНТОВ-ИСТОЧНИКОВ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ УМЕНЬШЕНИЮ

Фундаменты машин с динамическими нагрузками являются источниками распространяющихся в грунте волн, оказывающих вредное влияние на расположенные вблизи конструкции зданий и сооружений, объекты с оборудованием и аппаратурой, чувствительной к вибрациям, а также жилые здания.

Вибрации, распространяющиеся от фундаментов машин, могут вызвать неравномерные осадки фундаментов и дополнительные напряжения в расположенных вблизи зданиях и сооружениях, что приводит к образованию в них трещин и даже к их разрушению, влияет на работу некоторых машин (например, точных станков), измерительной аппаратуры и пр.

Наибольшее влияние на колебания конструкций расположенных вблизи зданий и сооружений оказывают волны, распространяющиеся в грунте от фундаментов низкочастотных машин (с частотой 400 мин –1 и менее) и возбуждающие колебания с частотами, близкими к частотам собственных колебаний зданий. Колебания от машин со средней (более 400 мин –1 ) и высокой (более 1500 мин –1 ) частотой являются, как правило, менее опасными для соседних сооружений, что обусловлено, во-первых, отсутствием условий возникновения резонансных колебаний зданий, а во-вторых, более интенсивным затуханием высокочастотных колебаний с расстоянием при их распространении в грунте.

Колебания от машин ударного действия (кузнечных молотов, копров, формовочных машин литейного производства) могут вызвать значительные осадки грунтов, особенно водонасыщенных песчаных, и, как следствие, деформации конструкций, расположенных в непосредственной близости от них.

Вибрации, распространяющиеся от фундаментов машин, в некоторых случаях могут оказаться вредными, даже если амплитуды колебаний фундаментов не превышают допускаемых. Поэтому при составлении планов размещения оборудования машины с динамическими нагрузками следует располагать на максимально возможном расстоянии от объектов, чувствительных к вибрациям (зданий и помещений, оборудованных станками особо высокой точности или точной измерительной аппаратурой), а также от жилых и общественных зданий.

При назначении безопасных расстояний до объектов, чувствительных к вибрациям, уровень вибраций, распространяющихся в грунте от фундаментов машин, может быть приближенно оценен по формуле

(9.33)

где A_v,h — амплитуда вертикальных (горизонтальных) колебаний грунта на поверхности в точке, расположенной на расстоянии r от оси фундамента-источника волн в грунте; А_0,v,h — амплитуда свободных или вынужденных вертикальных (горизонтальных) колебаний фундамента-источника в уровне его подошвы; δ = r/r₀ (здесь r₀ — приведенный радиус подошвы фундамента-источника, м, равный , где А — площадь подошвы фундамента-источника, м 2 ).

Частоту волн, распространяющихся в грунте, следует принимать равной частоте колебаний фундамента машины.

Расчет амплитуд колебаний, распространяющихся в грунте от фундамента-источника, по формуле (9.33) производится не только в случаях, когда необходимо оценить влияние колебаний фундаментов машин с динамическими нагрузками на другие объекты, но и в тех случаях, когда требуется определить амплитуду соответствующих кинематическому возбуждению колебаний соседних фундаментов машин при групповой их установке в цехе.

Формула (9.33) получена на основе обобщения имеющихся экспериментальных данных, согласно которым амплитуды распространяющихся колебаний при δ ≤ 3 пропорциональны 1/ δ , а при δ ≥ 3 пропорциональны . Формула является ориентировочной, так как не учитывает многие факторы, в частности свойства грунта (его плотность, влажность), характер динамического воздействия и пр.

При повышенных требованиях к точности определения ожидаемых колебаний грунта и сооружений (участки с прецизионным оборудованием, расположенные близко к фундаментам машин, установка в существующих зданиях новых машин с большими динамическими нагрузками и т.д.) следует прогнозировать ожидаемые колебания грунта на основе экспериментальных исследований или по рекомендациям справочника [9].

Для уменьшения уровня распространяющихся колебаний используют различные мероприятия: выбирают наиболее рациональные размеры и конфигурации фундамента, изменяют жесткость основания, соединяют общей плитой несколько фундаментов, применяют активную и пассивную виброизоляцию, динамические гасители колебаний и присоединенные плиты, уравновешивающие противовесы, изменяют частоту вращения машин, регулируют по фазе пуск синхронных двигателей и пр.

Для уменьшения передачи вибраций фундаменты машин с динамическими нагрузками, как правило, должны отделяться от смежных фундаментов здания, сооружения и оборудования сквозным швом. Расстояние между боковыми гранями фундаментов машин и смежных фундаментов конструкций должно быть не менее 100 мм. Устройство зазора между фундаментами машин и фундаментами (надземными конструкциями) здания или фундаментами смежного оборудования особенно важно для низкочастотных машин периодического действия и машин с ударными нагрузками. Для уменьшения амплитуд колебаний фундаментов низкочастотных машин могут быть использованы также следующие мероприятия:

• – повышение жесткости основания фундамента увеличением его подошвы в направлении действия горизонтальной нагрузки, устройством свайного фундамента (при вертикальных нагрузках), химическим закреплением грунта, устройством подушки из более жесткого грунта;
• – устройство общего фундамента под несколько машин, соединение фундамента машины с бетонной подготовкой пола и пр.

При технико-экономическом обосновании для уменьшения вибраций фундаментов под машины, создающие горизонтальные низкочастотные (с частотой колебаний менее 6 Гц) динамические нагрузки, возможно применение железобетонных плит, соединенных с фундаментом.

Виброизоляция может быть применена для фундаментов с импульсными нагрузками — кузнечных молотов (для молотов с массой падающих частей более 10 т она является обязательной), прессов, для фундаментов высокочастотных машин периодического действия, а также некоторых средне- и низкочастотных машин, за исключением горизонтальных компрессоров, лесопильных рам и некоторых других.

Для уменьшения колебаний зданий и сооружений, расположенных вблизи фундаментов машин с динамическими нагрузками, следует стремиться к тому, чтобы основные частоты собственных колебаний зданий и их несущих конструкций отличались от частот колебаний, распространяющихся в грунте, не менее чем на 20 %. Частоты собственных колебаний зданий могут быть рассчитаны при этом в соответствии с существующими нормативными документами по расчету конструкций зданий на динамические нагрузки [4].

С целью предотвращения развития осадок и деформаций фундаментов зданий и сооружений, расположенных вблизи источников колебаний, в результате длительного действия вибраций при проектировании фундаментов зданий и сооружений рекомендуется выполнять следующее условие:

p ≤ γ_c1R

(9.34)

где р — среднее статическое давление на основание фундаментов зданий или сооружений; γ_c1 — коэффициент условий работы грунтов основания, принимаемый по табл. 9.1; R — расчетное сопротивление основания фундаментов здания или сооружения.

Как найти Расчетное значение возмущающего момента М, при расчете фундамента на динамику

Доброго времени суток всем.
столкнулись с такой проблемой. Необходимо выполнить расчет фундамента под газотурбинную установку. Немного потыкался, не особо много методик (но все же есть). Сейчас склоняюсь в первую очередь к выполнению расчета в программе Foundation. Затем хотелось бы заняться и ручным счетом.
Так вот, даже в программе необходимо вводить данные - Горизонтальной составляющей возмущающих сил машины F и Возмущающего момента М.

Так же, как я понимаю, машина при работе создает свой собственный возмущающий момент, который должен быть заложен в паспорте?
Спасибо заранее.

да - для любого агрегата в паспорте должно все указываться, однако там не все так просто
кроме того , должны быть указаны расчетные режимы и данные по ним

для примера - вводная информация есть в книге: Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. Москва, Стройиздат 1981,
см. стр.107

книга правда старенькая, там все решения линейные, но основная идеология вполне корректна.

Для расчета такого типа фундаментов необходимо руководствоваться СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками.
В случае газотурбинной установки, это п.2 Фундаменты машин с вращающимися частями и Приложение 1.

При помощи программы Foundation такой фундамент корректно посчитать не получится. Необходим модальный анализ, определение небалансных сил в опорных точках вращающихся частей и расчет амплитуд колебаний. Это что касается динамики.
Для конструктивного расчета можно воспользоваться п.1.22 "Расчет прочности элементов конструкций фундаментов различных типов машин допускается производить на статическое действие расчетных динамических нагрузок, определяемых. "

корректно описать поведение грунта при воздействии гармонических или полигармонических ДИНАМИЧЕСКИХ нагрузок - дело сложное.
*** шаманские штучки тут точно не пройдут

достаточно вспомнить что ползучесть грунта в этом случае становится на порядки больше!

Всем добрый день.
Оказалось что для массивных фундаментов (а по старому СНиП как я понял и для рамных тоже) расчет амплитуд для машин с вращающимися частями с количеством оборотов более 1000 (если не ошибаюсь) не требуется.
Но расчет нужен был. Поэтому начали делать. Подрядчики вызвали инженера из Киева. Долго бились над тем какие нагрузки заложить. С оборудованием пришло куча бумаг на иностранном языке, было оч трудно найти то, что тебе надо. В конце концов нашли и вес вращающегося оборудования для ротора гнератора и возмущающий момент при работе машины и при коротком замыкании. Вес ротора турбины так и не нашли, но был полный вес, его и взяли.
В СНиПе оказалась куча опечаток, поэтому имея просто СНиП на руках я думаю посчитать нереально. Хорошо было руководство и примеры.
В итоге расчет горизонтально-вращательных колебаний ручного счета и счета в программе foundation разошлись, но немного. 0,0088 мм - программа; 0,0101мм - ручной счет. Но оба в допустимых пределах.

Должно соблюдаться условие масса вращающихся частей<0,01*массы фундамент+машина.
Этим допущением пользуемся только в случае небольших насосов, где за счет заглубления фундамента на глубину промерзания обеспечивается большая его масса.

Подскажите каким руководством пользовались для ручного счета?
Собственные частоты определяли?

Должно соблюдаться условие масса вращающихся частей<0,01*массы фундамент+машина.

не подскажите какой норматив у нас это требует? Знаю что по американским стандартам API, соотношение для фундаментов машин с вращающимися частями масса фундамента должна быть в два-три раза больше массы машины.
У нас это не соблюдалось. Масса машины 46,22 тонн; масса фундамента - 28,32 т; масса вращающихся частей около 5-6 тонн.

Подскажите каким руководством пользовались для ручного счета? пришлось пользоваться вперемешку всем чем было - СНиПом, Рукодством к данному СНиПу, примерами из литературы.
Собственные частоты определяли? Нет, этого не делали.

Согласно кинематических схем машин представленных в табл. 4 "Инструкций по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки" под возмущающим моментов понимаю произведение сил инерции на плечо равное расстоянию от оси вращения (в случае ротационной машины) главного вала до центра тяжести плиты фундамента/ростверка.

При помощи программы Foundation такой фундамент корректно посчитать не получится. Необходим модальный анализ, определение небалансных сил в опорных точках вращающихся частей и расчет амплитуд колебаний. Это что касается динамики.

Это почему не получится? На сколько я знаю именно в Foundation реализована методика расчета из СНиП "Фундаменты машин с динамическими нагрузками". Там же реализован модальный анализ, чем вас не устраивают частоты основного тона фундамента, определяемые согласно ПРИЛОЖЕНИЯ 1 того же СНиП? О каких "небалансных" силах идет речь? И все же почему при всех исходных данных, для данного типа машины, с учетом п. 1.8, указанных норм, корректно по методике СНиП (Foundation) посчитать не получится?

Про соотношение масс для проектирования слышал не раз, в первую очередь от инженеров "старой закалки", встречал в одном руководстве по эксплуатации центробежных насосов и книгах на тематику фундаментов машин с динамическими нагрузками, обусловлено оно снижением частоты собственных колебаний фундамента за счет увеличения его массы и соответственно увеличением интервала до частот возмущающих сил.

Согласно кинематических схем машин представленных в табл. 4 "Инструкций по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки" под возмущающим моментов понимаю произведение сил инерции на плечо равное расстоянию от оси вращения (в случае ротационной машины) главного вала до центра тяжести плиты фундамента/ростверка

Мы брали плечо от оси вращения до Ц.Т. всей установки (машина+фундамент).

И все же почему при всех исходных данных, для данного типа машины, с учетом п. 1.8, указанных норм, корректно по методике СНиП (Foundation) посчитать не получится? Если да, то наверное еще зависит у кого какие СНиПы на руках. У того который был у меня при нахождении коэф упрогого равномерного сжатия Cz по формуле 4, не было объяснения что такое А10. Сейчас вот в интернете СНиП этот же открыл, там уже есть.
Так же по формулам 15,16,17 вроде бы как определяется по всем трем КСИ х. Но на самом деле определяются КСИ х, КСИ фи, КСИ пси.
Вобще это не мой труд. Считал дяденька, которого пригласили из Киева. Есть такое, нужно пользоваться сканированной версией.
Мы брали плечо от оси вращения до Ц.Т. всей установки (машина+фундамент). В принципе согласен, но я всегда беру плечо до ц.т. фундамента, во первых потому что такое плечо в запас всегда будет больше, во вторых, и что самое главное, из за "убогих" заданий и недостатка информации положение ц.т. агрегата по высоте определить практически невозможно. Считай в "Фундаменте" - нормальная программа, тоже проверял вручную не подскажите какой норматив у нас это требует? Знаю что по американским стандартам API, соотношение для фундаментов машин с вращающимися частями масса фундамента должна быть в два-три раза больше массы машины.

Наш норматив не подскажу, но коллеги из Германии в своем DIN'e 4024 имеют такую рекоммендацию, как верно отметил B0RGiR

обусловлено оно снижением частоты собственных колебаний фундамента за счет увеличения его массы и соответственно увеличением интервала до частот возмущающих сил. Это почему не получится? На сколько я знаю именно в Foundation реализована методика расчета из СНиП "Фундаменты машин с динамическими нагрузками". Там же реализован модальный анализ, чем вас не устраивают частоты основного тона фундамента, определяемые согласно ПРИЛОЖЕНИЯ 1 того же СНиП? О каких "небалансных" силах идет речь? И все же почему при всех исходных данных, для данного типа машины, с учетом п. 1.8, указанных норм, корректно по методике СНиП (Foundation) посчитать не получится?

Должен сказать, что в программе Foundation на динамику расчет не проводил. Посмотрел окно исходных данных, что сразу бросается в глаза, а это кстати реализация нашего СНиН - амплитуда колебаний определяется только при одном значении возмущающего момента М, для определения которого используется Fh - горизонтальная составляющая динамической нагрузки.
Эту силу я и назвал "небалансной", как принято в некоторых источниках по фундаментам машин с дин. нагрузками.
Дак вот, фактически же в машине мы имеем как минимум несколько точек приложения небалансных сил - это опорные подшипники турбины, генератора и привода. СНиП предлагает, а Фундамент реализует расчет при котором определяется амплитуда колебаний ц.т. фундамента от массы вращающихся частей всех элементов машины.
Не могу сказать насколько это грубая оценка, но тот же немецкий DIN рекоммендует определять амплитуды в каждой опорной точке валопровода (подшипниках) от небалансной силы, приложенной поочередно к каждому подшипнику.
В итоге мы имеем набор откликов на возмущающее воздействие. И затем либо по рекомендации производителя оборудования, либо путем вычисления среднеквадратического значения находим суммарную амплитуду в каждой опорной точке.

В чем здесь смысл - а смысл в том, что для машины не так важны колебания ц.т. фундамента, как критичны колебания опорных точек валопровода и что еще важнее - их взаимное отклонение от оси.

Говоря о корректности, я погорячился. Озвученный мной метода напротив лежит дальше от методик, реализованных в СНиП, но именно его в свои рекомендации закладывают ведущии производители турбогенераторов ALSTOM, Mitsubishi, GE и прочие.

Все вышесказанное - лишь мое мнение, почерпнутое из литературы и из общения с зарубежными коллегами. Прошу не расценивать как попытку претендовать на истину в последней инстанции

9.5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ (ч. 1)

Ниже приведены примеры расчетов массивных фундаментов на периодическую (гармоническую) и ударную нагрузки и пример расчета рамного фундамента на гармоническую нагрузку. Примеры расчетов фундаментов под машины можно найти в «Руководстве по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками» [6].

Пример 9.1. Рассчитать фундамент лесопильной рамы. Расчет фундаментов лесопильных рам производится как для машин с кривошипно-шатунными механизмами по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками». Целью расчета является определение размеров фундамента, соответствующих требованиям экономичности и обеспечивающих допустимый уровень колебаний.

Исходные данные: марка машины РД 76/6; масса машины 15 т; масса приводного электродвигателя 2 т; мощность приводного электродвигателя 90 кВт; частота вращения электродвигателя 720 мин –1 ; частота вращения главного вала n_r = 320 мин –1 . Расчетные динамические нагрузки, координаты точек их приложения, координаты центра тяжести машины, размеры верхней части фундамента, диаметр, конструкция и привязка анкерных болтов и другие исходные данные для проектирования заданы в строительном задании завода — изготовителя машины на устройство фундамента. Схема нагрузок, действующих на фундамент, приведена на рис. 9.1. Допускаемые амплитуды горизонтальных и вертикальных колебаний фундамента для I гармоники должны быть не более 0,19 мм.

Решение. Конструкцию фундамента пилорамы принимаем массивной из монолитного железобетона. Фундамент состоит из нижней прямоугольной плиты размером 6×7,5 м и высотой 2 м, принятыми из условий расположения приводного электродвигателя, требований симметрии и оптимальной массы фундамента, и верхней скошенной части, принятой по технологическим условиям. Отметка засыпки грунта находится на уровне верха прямоугольной плиты. Материал фундамента — бетон марки М200, арматура — горячекатаная, круглая и периодического профиля, соответственно классов A-I и А-II.

Схема масс элементарных объемов фундамента и машины с привязкой их к осям фундамента, проходящим через центр тяжести подошвы фундамента, приведена на рис. 9.1. Масса пилорамы m₁ = 15 т; масса скошенной части фундамента m 2 = 22,25 т; масса прямоугольной части фундамента m₃ = 216 т; масса электродвигателя с подбеточкой m₄ = 2+18 = 20 т.

Полная масса фундамента

m_f = 22,25 + 216 + 18 = 256,25 т.

Масса пилорамы и электродвигателя привода

m_m = 15 + 2 = 17 т.

Масса всей установки

m = m_f + m_m = 256,25 + 17 = 273,25 т.

Находим координаты центра тяжести установки по оси Z . Статические моменты масс элементов установки относительно оси, проходящей через подошву фундамента, будут:

т·м.

Расстояние от центра тяжести установки до подошвы фундамента

м.

Рис. 9.1. Фундамент лесопильной рамы РД-75/6

Находим координаты по оси X . Расстояние до центра тяжести установки по оси X'

м.

Координату центра тяжести установки по оси Y не определяем, так как эксцентриситет до оси Y весьма мал (<< 3 % стороны фундамента), а расчет фундамента па колебания должен производиться только в направлении оси X (по направлению действия динамических сил).

В основании фундамента залегают пески средней крупности, средней плотности маловлажные с расчетным сопротивлением R = 350 кПа и модулем деформации E = 3·10 4 кПа. Проверяем условие (9.1) при γ_c0 = 1 и γ_c1 = 1. Среднее давление p = Q/A , где Q = mg , тогда

кПа < 1·1·350 = 350 кПа.

Расчет прочности массивного железобетонного фундамента не требуется. Армирование фундамента выполняется конструктивно.

Расчет колебаний фундамента пилорамы производится в следующем порядке.

Определяем упругие характеристики песчаного грунта основания по формулам (9.6) и (9.7):

кН/м 3 ;

C_φ = 2·44 140 = 88 280 кН/м 3 ;

C_x = 0,7·44 140 = 30 900 кН/м 3 .

Коэффициенты жесткости для естественного основания находим по формулам (9.8), (9.9) в (9.10), где I_φ = 6·7,5 3 /12 = 210,94 м 4

k_z = 44 140·6·7,5 = 1 986 400 кН/м;

k_x = 30 900·6·7,5 = 1 390 000 кН/м;

k_φ = 88 280·210,94 = 18 623 000 кН/м.

Значения коэффициентов относительного демпфирования определяем по формулам (9.13) и (9.15):

; .

Расчетные динамические нагрузки (для первой гармоники возмущающих сил и моментов) определяем следующим образом:

тогда при F_v = 208 кН, F_h = 39 кН, e = 0,173 – 0,08 = 0,093 м и e₁ = 5,95 – 1,516 = 4,434 м

M = 208·0,093 + 39·4,434 = 19,4 + 173 = 192,4 кН·м.

Амплитуды горизонтально-вращательных и вертикальных колебаний фундамента определяются по формулам:

;

;

;

.

Для вычисления по этим формулам амплитуд следует определить входящие в них дополнительные параметры:

с –1 ;

;

здесь значение θ = 1614,4 т·м 2 получено путем разбивки фундамента и машины на элементарные тела, вычисления для них собственных моментов инерции и добавления переносных моментов инерции, равных произведению масс элементарных тел на квадраты расстояний от их собственных центров тяжести до общего центра тяжести установки;

;

с –1 ;

кН·м ;

т·м 2 ;

с –1 ;

с –1 ;

;

;

;

;

.

; ;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Подставляя найденные параметры в соответствующие формулы находим:

= 0,111 мм < A_adm = 0,19 мм;

= 1,2·10 –4 м = 0,12 мм;

A_v = 0,12 + 0,0082 = 0,128 мм < A_adm = 0,19 мм.

Расчёт амплитуд колебаний фундамента

Имеется рамный фундамент под небольшой турбоагрегат мощностью 2,5 МВт.
Массы в динамические загружения собраны из статических (1 - с.в. фундамента, 3 - вес машины).
Точки приложения статических нагрузок приняты таковыми - потому что машина стоит на раме, и рама в определенных точках передает нагрузку на фундамент.
Для определения амплитуд колебаний на разных частотах созданы 4 динамические загружения с инерционными силами, приложенными по оси валопровода машины в характерных точках.
Узлы, в которые приложены инерционные силы связаны с фундаментом элементами большой жесткости (брус 200х200).
Для расчёта на динамику используется 28 модуль.

Вопросы:
1. Как иначе можно закрепить узлы с инерционными силами, чтобы влияние на НДС было наименьшим?
2. В динамическом загружении №9 имеем 8 составляющих s, в то время как для частоты 100Гц и погрешности 10% в зону попадает 10 собственных частот. В загружении №8 составляющая s одна, и собственная частота в диапазоне 50Гц+-5% тоже одна.
Являются ли эти составляющие s искомыми амплитудами колебаний?

Прикрепленные файлы

• ФТА2_ver2soglas.lir (358.6 КБ)

Изменено: Retee - 15.09.2014 07:28:38 17.09.2014 08:57:48 учитывая, что у вас рама, то узлы, в которые вы прикладываете ин.силы должны быть между собой как-то увязаны. По факту - они гуляют сами по себе в горизонтальной плоскости.
По идее, амплитуда должна складываться из составляющих, вошедших в искомый диапазон, т.е. 0-100Гц+10%. Но тут я не силен, говорю по аналогии с пульсацией, закон сложения для данного случая тоже не подскажу, не в курсе. 17.09.2014 09:02:20

возможно, стоит их (узлы) объединить объединением перемещений по XY, но насколько это верно, вам решать. Но прикладывать ин.силы к распорной системе из 2-х стержней, думаю, не верно.

Вы составляли РСН? Почему напротив динамического загружения отсутствует коэф-т ( = 0), а в учитываемых формах не все составляющие учитываются?
Кстати говоря, вопрос сложения решается в РСН и количество учитываемых форм разнится с тем, что вы хотели бы учесть.

Изменено: ander - 17.09.2014 09:08:21 Заглянувший 17.09.2014 09:07:13

Жесткостью рамы решено пренебречь, поскольку она значительно менее жесткое чем верхнее строение фундамента.
А узлы связаны с верхним строением очень жесткими элементами (EI на несколько порядков выше), предалагаете объединить их по оси при помощи стержня?

Может быть я не совсем вас понял, но считаю что при рабочей частоте, например, 50 Гц, необходимо складывать составляющие, которые входят в 50Гц+-10%, а не от начала и до конца спектра.

Читайте также:

  
• Фундамент под кирпичные пилястры
  
• Несъемная опалубка в витебске
  
• Фундамент из металлической рамы
  
• Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов
  
• Нужно ли армировать фундамент под гараж