Zasady projektowania i

Zasady projektowania i

kształtowania fundamentów

kształtowania fundamentów

pod maszyny

pod maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Opracowała:
Aleksandra Zaręba

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny o działaniu udarowym

maszyny o działaniu udarowym

Przykładem maszyn o działaniu udarowym są
młoty:

Rys. 1 Fundament pod młot

Zasadnicze wymagania stawiane

Zasadnicze wymagania stawiane

fundamentom pod młoty:

fundamentom pod młoty:

1) Ograniczenie amplitudy drgań
do wielkości dopuszczalnej
2) Niedopuszczenie do nadmiernego
lub nierównomiernego osiadania fundamentu
3) Uzyskanie dostatecznej wytrzymałości bloku
fundamentowego

Projektowanie fundamentów pod maszyny

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Charakterystyczne siły wzbudzające:

pojedynczy

impuls

seria impulsów

(z uwzględnieniem wpływu

zmęczenia)

Rys. 2 Wykres impulsu krótkotrwałego

Obciążenie traktujemy jako impulsowe, jeżeli czas
trwania impulsu τ spełnia warunek:

T

1

- okres podstawowych drgań własnych konstrukcji,

na którą działa impuls
τ –czas trwania impulsu

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Jeżeli czas trwania impulsu nie spełnia tego warunku to
obliczenie konstrukcji sprowadza się do jej statycznego
obliczenia na działanie zastępczego obciążenia, które z
pewnym zapasem można przyjmować wg tab.1

Tab.1 Postać impulsu wraz z odpowiadającą mu siłą

zastępczą

gdzie:
m – masa części spadających [Mg]
V – prędkość bijaka w chwili uderzenia [m/s]
k – współczynnik uderzenia/kucia

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Tab.2 Wartość współczynnika uderzenia (kucia) k w zależności od

obróbki stali)

Tab.3 Prędkość części spadających młota w chwili uderzenia

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Projektowanie fundamentów pod maszyny

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Schemat obliczeniowy

Rys. 2 Schemat obliczeniowy fundamentu pod młot

1 – bijak z górną matrycą, 2 – odkuwka, 3 - kowadło, 4 – podkładka pod

kowadło,

5 – blok fundamentowy, 6 – sprężyste podłoże (wibroizolacja), 7 – skrzynia

osłaniająca, 8 - grunt

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Układ o dwóch stopniach swobody

Rys. 3. Schemat obliczeniowy I

z

1

,z

2

,z

3

– przemieszczenie odpowiednio masy m

1

, m

2

, m

3

liczone od położenia równowagi

K

z3

– sztywność podkładki

K

z2

– sztywność podłoża gruntowego

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Równania ruchu drgań własnych pionowych:

częstość własna masy m

3

przy nieruchomej

masie m

2

częstość własna sztywno połączonych mas
m

2

i m

3

drgających na podłożu gruntowym

Rys. 4. Schemat obliczeniowy I

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Założeni
e:

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Odkształcenia statyczne
podłoża
– współczynniki dynamiczne

Podkładka pod
kowadłem:

Podłoże pod fundamentem:

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Rys. 4. Układ w postaci jednej bryły sztywnej
zastępującej kowadło wraz z młotem i
fundament opartej na sprężystym podłożu

Rys. 5. Układ o jednym stopniu swobody
zastępujący kowadło oparte na sprężystej
podkładce przy nieruchomym bloku
fundamentowym

Układy o jednym stopniu

swobody

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Układ o jednym stopniu swobody

pod wpływem uderzenia

osiowego

Rys. 5. Schemat obliczeniowy

II

Częstość drgań własnych pionowych

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Amplituda drgań fundamentu posadowionego
na gruncie

Założenie:

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

o działaniu udarowym

Amplitudy dopuszczalne A

dop

określamy ze

względu na:

warunki

użytkowania

maszyny

zakłócenia

powodowane

w

otoczeniu przez

pracę maszyny

obiekty,

konstrukcje

budowlane

wrażliwe na

drgania

Zakres obliczeń:

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

o działaniu udarowym

Amplituda drgań kowadła

Rys. 6. Schemat obliczeniowy

II

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

o działaniu udarowym

Dynamiczny nacisk kowadła na podkładkę
podkowadełkową i fundament

Rys. 7. Schemat obciążenia

bloku fundamentowego

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

o działaniu udarowym

Nacisk fundamentu na podłoże

Wstawiając odpowiednio:

m

m

=0,4 i m

p

=0,7 ϒ

f

=1,1 i ϒ

f

=1,6

q

fn

– opór graniczny gruntu

Największy obliczeniowy nacisk na grunt:

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

o działaniu udarowym

Posadowienie fundamentu na wibroizolacji w
skrzyni osłaniającej

Amplituda drgań fundamentu

- zależy od rodzaju kucia

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

o działaniu udarowym

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Amplituda drgań kowadła

Nacisk dynamiczny na
podkładkę

Amplituda drgań skrzyni

osłaniającej

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Wstępne określenie wymiarów bloku
fundamentowego

Dobór wysokości bloku fundamentowego
zależy od:

a)Potrzebnego pola podstawy fundamentu
b)Potrzebnego ciężaru bloku
fundamentowego

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Dobór wysokości bloku fundamentowego w
zależności
od potrzebnego pola podstawy fundamentu

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Dobór wysokości bloku fundamentowego w
zależności
od potrzebnego ciężaru bloku fundamentowego

Tab.4 Minimalna grubość bloku pod

kowadłem

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Przebicie

Rys. 8. Schemat obciążenia

bloku fundamentowego

N

- siła uderzenia

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Sprawdzenie przyjętej grubości bloku pod
kowadłem na przebicie

Sprawdzenie przyjętej grubości bloku pod
kowadłem na przebicie (wzór ostateczny, po
wprowadzeniu współczynników)

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Wzór ten zawiera zapas pewności, który wystarcza na
pokrycie zmniejszonej wytrzymałości wskutek zmęczenia
materiałów

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Zbrojenie części podkowadełkowej wg Kisiela

Zbrojenie części podkowadełkowej wg DIN 4025

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Rys. 10 Wykres siły P

k

wg DIN 4025

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

Zbrojenie dolnej powierzchni bloku fundamentowego

Kształtowanie fundamentów pod

Kształtowanie fundamentów pod

maszyny

maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Zbrojenie minimalne:

Zbrojenie górnej części bloku pod kowadłem:

•

poziomo układane siatki o oczkach: 10x10 cm,

•

średnica prętów:  10÷12 mm,

 

Rys. 10. Zbrojenie podkowadłowej części fundamentu

Projektowanie fundamentów pod

Projektowanie fundamentów pod

maszyny o działaniu udarowym

maszyny o działaniu udarowym

Zbrojenie dolnej części bloku podstawy:

•

siatki o oczkach: 15÷20 cm,

•

średnica prętów:  16÷20 mm.

Zbrojenie ściany zagłębienia dla kowadła oraz
górnej płaszczyzny bloku:

•

siatka o oczkach: 15÷20 cm,

•

średnica prętów:  12÷16 mm.

Projektowanie fundamentów pod maszyny

Projektowanie fundamentów pod maszyny

o działaniu udarowym

o działaniu udarowym

Części bloku fundamentowego otaczające wnękę
dla kowadła:

•

rozstaw prętów pionowych: 20x20 cm,

•

średnica prętów:  12÷16 mm.

 

Zbrojenie powierzchniowe i przestrzenne można
stosować jak dla fundamentów blokowych pod
maszyny o działaniu nieudarowym.

Rys. 11 Przykład zbrojenia bloków fundamentowych dla młotów

matrycowych

Rys. 12 Przykład zbrojenia bloków fundamentowych dla młotów swobodnego

kucia

Bibliografia

Bibliografia

[1] PN-80/B-03040. Fundamenty i konstrukcje wsporcze pod
maszyny.
Obliczenia i projektowanie.
[2] Lipiński J.: Fundamenty pod maszyny, Arkady, Warszawa
1985.
[3] Materiały z wykładów: Budownictwo przemysłowe.

Dziękuję za uwagę.

Dziękuję za uwagę.