Wzmocnienia

Wzmocnienia

fundamentów

fundamentów

obciążonych

obciążonych

dynamicznie

dynamicznie

Wykonał:

Wykonał:

Paweł Kocan

Paweł Kocan

Przykłady

Przykłady

Przykład1.

Przykład1.

Na rysunku 2-37 pokazano fundament blokowy pod sprężarkę

Na rysunku 2-37 pokazano fundament blokowy pod sprężarkę

tłokową przed i po wzmocnieniu.

tłokową przed i po wzmocnieniu.

Wzmocnienie wykonano obudowując dolną część fundamentu

Wzmocnienie wykonano obudowując dolną część fundamentu

obejmą żelbetową. Drgania fundamentu przed wzmocnieniem

obejmą żelbetową. Drgania fundamentu przed wzmocnieniem

max Ax

max Ax

—

—

0,50 mm, po wzmocnieniu max Ax = 0,045 mm;

0,50 mm, po wzmocnieniu max Ax = 0,045 mm;

zmniejszyły się 10-krotnie.

zmniejszyły się 10-krotnie.

Przed wzmocnieniem

Przed wzmocnieniem

Ax max = 050mm

Ax max = 050mm

Po wzmocnieniu

Po wzmocnieniu

Ax max = 0,045 mm

Ax max = 0,045 mm

Rys. 2-37

Przykład 2.

Przykład 2.

Wzmocnienie fundamentu blokowego w wyniku

Wzmocnienie fundamentu blokowego w wyniku

wprowadzenia pali żelbetowych (w zasadzie daje się jeden

wprowadzenia pali żelbetowych (w zasadzie daje się jeden

lub dwa rzędy pali). Po skuciu betonu w dolnej części

lub dwa rzędy pali). Po skuciu betonu w dolnej części

fundamentu istniejące zbrojenie łączy się ze zbrojeniem

fundamentu istniejące zbrojenie łączy się ze zbrojeniem

obejmy. Po wykonaniu zabiegów, jakie stosuje się przy

obejmy. Po wykonaniu zabiegów, jakie stosuje się przy

łączeniu starego betonu z nowym, obetonowuje się istniejący

łączeniu starego betonu z nowym, obetonowuje się istniejący

fundament w celu zmonolicenia go. Częste polewanie wodą

fundament w celu zmonolicenia go. Częste polewanie wodą

ochroni beton obejmy przed rysami skurczowymi (Rys. 2-38)

ochroni beton obejmy przed rysami skurczowymi (Rys. 2-38)

Wzmocnienie fundamentu blokowego wskutek wprowadzenia pali żelbetowych:

Wzmocnienie fundamentu blokowego wskutek wprowadzenia pali żelbetowych:

a)

a)

fundament przed wzmocnieniem,

fundament przed wzmocnieniem,

b)

b)

fundament po wzmocnieniu

fundament po wzmocnieniu

Rys. 2-38

Wspornik fundamentu turbogeneratora:

Wspornik fundamentu turbogeneratora:

a) przed wzmocnieniem,b) po wzmocnieniu

a) przed wzmocnieniem,b) po wzmocnieniu

Przykład 3.

Przykład 3.

Zmiana ciężaru wspornika fundamentu ramowego podlegające go

Zmiana ciężaru wspornika fundamentu ramowego podlegające go

obciążeniom dynamicznym.

obciążeniom dynamicznym.

-

-

Konieczność częściowej zmiany konstrukcji lub wzmocnienia występuje,

Konieczność częściowej zmiany konstrukcji lub wzmocnienia występuje,

gdy np. wspornik, wystający poza obrys fundamentu, podlega

gdy np. wspornik, wystający poza obrys fundamentu, podlega

zwiększonym drganiom. Ma to miejsce przy fundamentach maszyn

zwiększonym drganiom. Ma to miejsce przy fundamentach maszyn

wysokoobrotowych, gdy drgania wspornika nakładają się na drgania

wysokoobrotowych, gdy drgania wspornika nakładają się na drgania

maszyny, doprowadzając do rezonansu. Wyeliminować to zjawisko

maszyny, doprowadzając do rezonansu. Wyeliminować to zjawisko

można, dociążając wspornik dodatkowo lub zwiększając jego sztywność.

można, dociążając wspornik dodatkowo lub zwiększając jego sztywność.

-

-

Fundament generatora turbinowego o 3000 obr./min wykazuje

Fundament generatora turbinowego o 3000 obr./min wykazuje

nieznaczne drgania, natomiast wspornik w trakcie rozruchu i

nieznaczne drgania, natomiast wspornik w trakcie rozruchu i

zatrzymania maszyny podlega drganiom od 40 do 110

zatrzymania maszyny podlega drganiom od 40 do 110

µ

µ

,

,

których

których

częstość jest bliska rezonansu (Rys 2-39a)

częstość jest bliska rezonansu (Rys 2-39a)

Rys. 2-39

Na podstawie pomiarów ustalono, że współczynnik

Na podstawie pomiarów ustalono, że współczynnik

tłumienia

tłumienia

φ

φ

= 0,8. W tej sytuacji należało zmienić ciężar

= 0,8. W tej sytuacji należało zmienić ciężar

układu, aby wyprowadzić wspornik ze stanu rezonansu.

układu, aby wyprowadzić wspornik ze stanu rezonansu.

W celu zapewnienia normalnej pracy wspornika należało

W celu zapewnienia normalnej pracy wspornika należało

5-krotnie zmniejszyć drgania. Po dodaniu dodatkowego

5-krotnie zmniejszyć drgania. Po dodaniu dodatkowego

ciężaru współczynnik narastania drgań

ciężaru współczynnik narastania drgań

a drgania oddalą się od strefy rezonansu i przy

a drgania oddalą się od strefy rezonansu i przy

obliczaniu częstości drgań wła snych układu (nz)

obliczaniu częstości drgań wła snych układu (nz)

tłumienia można nie uwzględniać. Do wyznaczenia

tłumienia można nie uwzględniać. Do wyznaczenia

nz korzystamy ze wzoru

nz korzystamy ze wzoru

gdzie

gdzie

n0

n0

— liczba obrotów maszyny na min.

— liczba obrotów maszyny na min.

Po podstawieniu a0 = 3000 obr./min i

Po podstawieniu a0 = 3000 obr./min i

rozwiązaniu równania otrzymamy:

rozwiązaniu równania otrzymamy:

nA -

nA -

2300 drg./min,

2300 drg./min,

nz2 =

nz2 =

4900 drg./min.

4900 drg./min.

gdzie:

gdzie:

m

m

— sprowadzony ciężar

— sprowadzony ciężar

przebudowywanego wspornika,

przebudowywanego wspornika,

Am

Am

— szukana wielkość dodatkowego ciężaru.

— szukana wielkość dodatkowego ciężaru.

Dla wspornika długości 1,0 m

Dla wspornika długości 1,0 m

Zmniejszając ciężar przy stałej sztywności, można zwiększyć

Zmniejszając ciężar przy stałej sztywności, można zwiększyć

częstość drgań własnych układu. Nie ma to jednak sensu,

częstość drgań własnych układu. Nie ma to jednak sensu,

dlatego drugą liczbę należy odrzucić. Z dostateczną

dlatego drugą liczbę należy odrzucić. Z dostateczną

dokładnością dla celów praktycznych można przyjąć

dokładnością dla celów praktycznych można przyjąć

Takie zwiększenie sprowadzonego ciężaru na początku
wspornika zapew ni belka żelbetowa o wymiarach przekroju
200x200 mm, jak pokazano na rys. 2-39b. Tak więc

Zmniejszenie drgań osiągnięto bez wstrzymywania pracy maszyny.

Przykład 4.

Przykład 4.

Fundament agregatu turbinowego o prędkości obrotowej

Fundament agregatu turbinowego o prędkości obrotowej

3000 obr./min ma belki wspornikowe utrzymujące elementy

3000 obr./min ma belki wspornikowe utrzymujące elementy

rozruchowe (rys. 2-40a).

rozruchowe (rys. 2-40a).

Po wykonaniu pomiarów okazało się, że maksymalne

Po wykonaniu pomiarów okazało się, że maksymalne

amplitudy wynoszą 25µ. Niższa częstość drgań własnych

amplitudy wynoszą 25µ. Niższa częstość drgań własnych

belek była o 20% wyższa niż liczba ob rotów agregatu.

belek była o 20% wyższa niż liczba ob rotów agregatu.

Rys. 2-40.

Zwiększenie sztywności

wspornika fundamentu
dodatkowymi
zastrzałami:

a) przed wzmocnieniem,

b) b) po wzmocnieniu;

zastrzały

Ze względów technologicznych przyłożenie dodatkowego

Ze względów technologicznych przyłożenie dodatkowego

ciężaru było utrudnione. Wobec tego zwiększono sztywność

ciężaru było utrudnione. Wobec tego zwiększono sztywność

układu, wykonując dodatkowe zastrzały (rys. 2-40b). Po

układu, wykonując dodatkowe zastrzały (rys. 2-40b). Po

przebudowie — drgania wsporników znacznie się

przebudowie — drgania wsporników znacznie się

zmniejszyły.

zmniejszyły.

Przykład 5.

Przykład 5.

W czasie eksploatacji poziomej sprężarki tłokowej nastąpiło

W czasie eksploatacji poziomej sprężarki tłokowej nastąpiło

pionowe pęknięcie fundamentu, na którym była posadowiona

pionowe pęknięcie fundamentu, na którym była posadowiona

maszyna.

maszyna.

Fundament wzmocniono przy użyciu stalowej obejmy (rys. 2-

Fundament wzmocniono przy użyciu stalowej obejmy (rys. 2-

41) składa jącej się z dwóch ceowników NP 300 z nakładkami i

41) składa jącej się z dwóch ceowników NP 300 z nakładkami i

żebrami usztywniającymi. Tak wykonane poprzeczne oparcia

żebrami usztywniającymi. Tak wykonane poprzeczne oparcia

oporowe ściągnięto wstępnie naprężo nymi ośmioma prętami

oporowe ściągnięto wstępnie naprężo nymi ośmioma prętami

0 40 mm ze stali A-III. Do prętów dospawano nacię te części z

0 40 mm ze stali A-III. Do prętów dospawano nacię te części z

wysokowytrzymałej stali. Między nakładkami umieszczono

wysokowytrzymałej stali. Między nakładkami umieszczono

nakrętki kontrolne. Naciąg wykonano dźwignikami.

nakrętki kontrolne. Naciąg wykonano dźwignikami.

Rys. 2-41.

Wzmocnienie
fundamentu pod
sprężarkę stalową
obejmą:

1 - fundament, 2 - rysy,
3 - pręty sprężające,
4 - rama oporowa (2
[300), 5 - nakrętka, 6 -
nakrętka kontrolna, 7 -
nakładka

Przykład 6.

Przykład 6.

W celu zmniejszenia poziomych amplitud drgań dwóch piono

W celu zmniejszenia poziomych amplitud drgań dwóch piono

wych sprężarek ustawionych w jednym szeregu na odrębnych

wych sprężarek ustawionych w jednym szeregu na odrębnych

żelbetowych monolitycznych fundamentach (rys. 2-42) należało

żelbetowych monolitycznych fundamentach (rys. 2-42) należało

zwiększyć sztywność pod łoża gruntowego. Na podstawie

zwiększyć sztywność pod łoża gruntowego. Na podstawie

wstępnie zmierzonych drgań fundamentów i sporządzonych

wstępnie zmierzonych drgań fundamentów i sporządzonych

obliczeń ustalono wymiary obejmy żelbetowej, którą zloka

obliczeń ustalono wymiary obejmy żelbetowej, którą zloka

lizowano na rzędnej posadowienia obu fundamentów. Zbrojenie

lizowano na rzędnej posadowienia obu fundamentów. Zbrojenie

obejmy (na obwodzie) wykonano z prętów 0 20 mm, ze stali A-II,

obejmy (na obwodzie) wykonano z prętów 0 20 mm, ze stali A-II,

w rozstawie co 250 mm, ze strzemionami 0 10 mm. Użyto

w rozstawie co 250 mm, ze strzemionami 0 10 mm. Użyto

betonu B 30. Dzięki konstrukcji wzmacniającej uzyskano 4,5-

betonu B 30. Dzięki konstrukcji wzmacniającej uzyskano 4,5-

krotne zmniejszenie drgań fundamentów w kierunku poziomym.

krotne zmniejszenie drgań fundamentów w kierunku poziomym.

Rys. 2-42.

Połączenie obejmą żelbetową
odrębnych fundamentów
pionowych sprężarek w
monolityczny blok: 1 — sprężarki,
2 — fundamenty, 3 — obejma
(wymiary w mm)

Przykład 7.

Przykład 7.

W zakładzie przemysłowym na oddzielnych żelbetowych funda

W zakładzie przemysłowym na oddzielnych żelbetowych funda

mentach objętości 800 m3 każdy ustawiono siedem sprężarek.

mentach objętości 800 m3 każdy ustawiono siedem sprężarek.

Wobec koniecz ności ułożenia znacznej ilości mieszanki betonowej

Wobec koniecz ności ułożenia znacznej ilości mieszanki betonowej

nie można było wykonać fundamentów bez przerw w

nie można było wykonać fundamentów bez przerw w

betonowaniu. Po dziesięciu latach eksploatacji pojawiły się

betonowaniu. Po dziesięciu latach eksploatacji pojawiły się

pierwsze pionowe spękania w płycie górnej i poprzeczne w

pierwsze pionowe spękania w płycie górnej i poprzeczne w

ścianach. W następnych latach coraz bardziej zwiększała się

ścianach. W następnych latach coraz bardziej zwiększała się

rozwartość rys na ob wodzie ścian i pod górną płytą,

rozwartość rys na ob wodzie ścian i pod górną płytą,

doprowadzając do oddzielenia płyty górnej od pozostałej części

doprowadzając do oddzielenia płyty górnej od pozostałej części

fundamentu. Ustalono, że amplituda drgań osiągała 1,5 mm (rys.

fundamentu. Ustalono, że amplituda drgań osiągała 1,5 mm (rys.

2-43).

2-43).

Rys. 2-43.

Wzmocnienie fundamentu pod
sprężarki przy użyciu kleju
epoksydowego: a, b, d)
przekroje, c) rzut poziomy; 1 —
płyta górna, 2 — ściana
fundamentu, 3 — płyta dolna, 4
— spękania, 5 — otwory w
ścianach na pręty łączone
klejem (wymiary w mm)

Fundament wzmocniono przy użyciu kleju

Fundament wzmocniono przy użyciu kleju

epoksydowego. W osiach spękań po obu stronach

epoksydowego. W osiach spękań po obu stronach

ścian, w rozstawie szachowym co 300-600 mm,

ścian, w rozstawie szachowym co 300-600 mm,

nawiercono otwory średnicy 40 mm na głębokość

nawiercono otwory średnicy 40 mm na głębokość

500 mm. W otwory wprowadzano klej epoksydowy

500 mm. W otwory wprowadzano klej epoksydowy

o gęstej konsystencji i wbijano stalowe wkładki o

o gęstej konsystencji i wbijano stalowe wkładki o

zmiennym przekroju (rys. 2-43d), zapewniające

zmiennym przekroju (rys. 2-43d), zapewniające

lepsze łączenie z klejem. Tam, gdzie spękania

lepsze łączenie z klejem. Tam, gdzie spękania

przechodziły przez górną płytę, wkładki

przechodziły przez górną płytę, wkładki

wprowadzano ukośnie, pod kątem 30° przez

wprowadzano ukośnie, pod kątem 30° przez

szczeliny. Po wzmocnieniu drgania fundamentu

szczeliny. Po wzmocnieniu drgania fundamentu

wynosiły 0,10 - 0,12 mm.

wynosiły 0,10 - 0,12 mm.