POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. KOŚCIUSZKI
WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ
Instytut Materiałów i Konstrukcji Budowlanych
Zakład Budownictwa i Fizyki Budowli
Projekt z przedmiotu
BUDOWNICTWO PRZEMYSŁOWE
Projekt fundamentu blokowego pod maszynę
o działaniu nieudarowym.
Metoda amplitud
Nazwisko Imię Rodacki Konrad
Nr albumu 083060
Kierunek: Budownictwo
Studia stacjonarne I stopnia
Semestr 5
Rok akademicki 2010/2011
Grupa 7
Projekt konsultował
dr hab. inż. Wiesław Ligęza - prof. PK
Kraków, styczeń 2011
SPIS TREŚCI
str
Opis techniczny…………………………………………………………………...3
Dobór wymiarów fundamentu……………………………………………………4
Obliczenie położenia środka ciężkości maszyny…………………………….4
Dobór powierzchni technologicznej…………………………………………4
Dobór wyjściowych wymiarów fundamentu (wysokość, powierzchnia górna, powierzchnia dolna)…………………………………………………………..5
Ustalenie wielkości charakterystycznych sił wzbudzających…………………….6
Masowe siły bezwładności w mechanizmie korbowym sprężarki……..........6
Siła odśrodkowa koła zamachowego………………………………………...6
Siła odśrodkowa wirnika silnika………………………………………..........6
Wypadkowe siły wzbudzające……………………………………………….6
Mimośród działania sił wypadkowych…………………………………........6
Ustalenie wartości amplitud dopuszczalnych……………………………….........7
Cechy sprężyste podłoża gruntowego…………………………………………….8
Dynamiczne współczynniki podłoża C………………………………………8
Sztywność podłoża K……………………………………………………….12
Obliczenie drgań wymuszonych fundamentu…………………………………..
Amplitudy drgań w płaszczyźnie XZ………………………………………
Amplitudy drgań w płaszczyźnie YZ………………………………………
Amplitudy drgań w płaszczyźnie YZ (siły wzbudzające pionowe)…..
Amplitudy drgań w płaszczyźnie YZ (siły wzbudzające poziome)…..
Obliczenie nacisku fundamentu na podłoże gruntowe………………………….
Wnioski z analizy wyników obliczeń……………………………………………
Zmienność dynamicznych współczynników podłoża w zależności od wymiarów fundamentu………………………………………………………
Zmienność sztywności podłoża w zależności od wymiarów fundamentu….
Zmienność amplitud w zależności od wymiarów fundamentu……………...
Rysunek konstrukcyjny fundamentu…………………………………………….
1. Opis techniczny
2. Dobór wymiarów fundamentu
2.1. Obliczenie położenia środka ciężkości maszyny
Tablica 1. Obliczenie położenia środka ciężkości maszyny
Oznaczenie ciężarów |
Ciężar Q |
Współrzędne |
|
|
|
|
|
xo |
yo |
|
|
|
[kN] |
[m] |
[m] |
[kNm] |
|
G1 |
126,88 |
0,8535 |
0,0 |
108,2921 |
0,0 |
G2 |
34,20 |
1,6885 |
0,0 |
57,7467 |
0,0 |
G3 |
3,65 |
2,2285 |
0,0 |
8,134 |
0,0 |
G4 |
11,40 |
2,6935 |
0,0 |
30,71 |
0,0 |
G5 |
2,62 |
3,0835 |
-0,35 |
8,079 |
-O,917 |
G6 |
39,90 |
3,7735 |
-0,35 |
150,563 |
-13,965 |
SUMA |
218,65 |
|
|
363,52 |
-14,935 |
2.2. Dobór powierzchni technologicznej
Odległość xkr od krawędzi maszyny
Płaszczyzna XZ:
xkr=45cm xs=160,01cm
atech=626cm przyjęto atech=630cm
Płaszczyzna YZ:
Wymiar podstawy maszyny
bm=14,5cm+70cm+115cm+14,5cm=214cm
ys=-6,8cm
Wymiar podstawy maszyny od środka ciężkości:
Kierunek +y 214cm/2-ys=113,8cm
Kierunek -y 214cm/2+ys=100,2cm
btech=317,6cm przyjęto btech=320cm
2.3 Dobór wyjściowych wymiarów fundamentu
Wysokość fundamentu:
hf=lśr+15cm=165cm+15cm=180cm
lśr - długość śrub kotwiących
Długość fundamentu:
odsa=115cm
a=atech+2odsa=860cm
odsa - szerokość odsadzki w kierunku dłuższym fundamentu
atech - długość technologiczna fundamentu
Szerokość fundamentu:
Przyjęto: b=440cm
btech - szerokość technologiczna fundamentu
odsb - szerokość odsadzki w kierunku krótszym fundamentu
hd=odsa=115cm
hg=hf-hd=180cm-115cm=65cm
hd - wysokość dolnej części fundamentu
hg - wysokość górnej części fundamentu
3. Ustalenie wielkości charakterystycznych sił wzbudzających
3.1 Masowe siły bezwładności w mechanizmie korbowym sprężarki
Na podstawie danych od producenta maszyny przyjmujemy:
siła pozioma Py1=39,90kN
siła pionowa Pz1=91,20kN
3.2 Siła odśrodkowa koła zamachowego
Prędkość koła zamachowego (na podstawie normy PN-80/B-03040)
ω2=45,6rad/s=435,4obr/min - maszyna grupy 1 o prędkości charakterystycznej małej (tabl. 8)
Stąd wg tabl. 9:
3.3 Siła odśrodkowa wirnika silnika
Prędkość wirnika silnika (na podstawie normy PN-80/B-03040)
ω2=45,6rad/s=435,4obr/min - maszyna grupy 1 o prędkości charakterystycznej małej (tabl. 8)
Stąd wg tabl. 9:
3.4 Wypadkowe siły wzbudzające
Pz0=Pz1+P2+P6 - przyjęto zwroty wszystkich sił przeciwnie do zwrotu osi z0
Py0=Py1+P2+P6 - przyjęto zwroty wszystkich sił przeciwnie do zwrotu osi z0
3.5 Mimośród działania sił wypadkowych
Położenie środka ciężkości maszyny:
xs=1,6501m
ys=0,0681m
Moment względem osi ys:
Suma sił wzbudzających oraz mimośród sił względem osi ys:
Moment względem osi xs:
Suma sił wzbudzających oraz mimośród sił względem osi xs:
4. Ustalenie wartości amplitud dopuszczalnych
n0 - częstotliwość drgań maszyny
Dopuszczalne amplitudy drgań wymuszonych ze względu na użytkowanie samej maszyny wg
rys. 4. z PN-80/B-03040:
Dla drgań poziomych AH=200μm.
Dla drgań pionowych AV=150μm.
5. Cechy sprężyste podłoża gruntowego
5.1 Dynamiczny współczynnik podłoża gruntowego
rys. 1. Sytuacja gruntowa pod projektowanym fundamentem
Qm - ciężar maszyny
Qf - ciężar fundamentu
Vf - objętość fundamentu
Qż - ciężar objętościowy żelbetu
F - pole powierzchni podstawy fundamentu
p - średnie naprężenie normalne na styku fundamentu z gruntem
Normalne naprężenia średnie w połowie każdej warstwy geotechnicznej:
dla głębokości aktywnej h0=b
dla głębokości aktywnej
Wyznaczenie dynamicznych współczynników dla każdej warstwy
dla przesuwu pionowego
dla obrotu względem płaszczyzny XZ
dla obrotu względem płaszczyzny YZ
dla przesuwu poziomego
Uśrednione dynamiczne współczynniki podłoża gruntowego
5.2 Sztywność podłoża gruntowego
Sztywność podłoża gruntowego przy równomiernym nacisku pionowym:
Sztywność podłoża gruntowego przy równomiernym ścinaniu:
Momenty bezwładności podstawy fundamentu:
Sztywność podłoża gruntowego przy nierównomiernym nacisku pionowym:
7