Konstrukcje przemysłowe specjalne - zasady projektowania fundamentów i konstrukcji wsporczych obciążone maszynami.
III/1 Zasady projektowania fundamentów blokowych, ramowych i stropów pod maszyny.
Założenia ogólne;
Fundament powinien:
zapewnić oparcie maszynie,
bezpiecznie przekazać wszystkie obciążenia na podłoże,
tłumić przekazywane na fundament drgania.
Stal do zbrojenia fundamentów to pręty okrągłe, gładkie, klasy A-0, A-I (raczej nie wyższe klasy ze względu na gorsze właściwości przy obciążeniach dynamicznych - kruchość).
Przy sprawdzaniu rys w konstrukcjach obciążonych dynamicznie należy zwiększyć szerokość rozwarcia o 50%, a całe obciążenie przy obliczaniu ugęcia traktować jako długotrwałe.
Przy wszystkich fundamentach sprawdzamy: SGN+SGU+SGDrgań.
Fundamenty blokowe:
Dla maszyn, których całość konstrukcji jest nad poziomem podstawy korpusu maszyny. Stosuje się je pod maszyny o działaniu udarowym. Kształt fundamentu spełnia warunki bryły sztywnej.
Nie wolno posadawiać fundamentów blokowych na gruntach słabych (Es < 15Mpa; piaski luźne nawodnione, grunty zwietrzałe).
Przy projektowaniu:
zakładamy że fundament położony jest symetrycznie względem pionowej osi z, na podłożu proporcjonalnym,
wyznaczamy współczynniki Cx, Cz,
wyznaczamy powierzchnię technologiczną,
jeżeli F teor < F techn to polem wyjściowym jest F techn, jeśli nie to należy zmienić wymiary,
sprawdzamy częstość drgań własnych i amplitudę drgań wymuszonych fundamentu,
sprawdzamy wytrzymałość miejsc szczególnie osłabionych.
Nie trzeba sprawdzać amplitud drgań wymuszonych dla maszyn korbowych (np. silnik Diesla).
Należy dobrać odpowiednie śruby kotwiące (stosowanie studzienek).
Przy zbrojeniu bloków fundamentowych ilość zbrojenia zależy od siły dynamicznej i objętości betonu:
Pdyn ≤ 0,5 kN i V≤ 20 m3: zbroimy otwór na śruby,
Pdyn > 0,5 kN i V≤ 20 m3: j.w. + zbrojenie w płaszczyźnie górnej i dolnej,
Pdyn > 0,5 kN i V> 20 m3: j.w. + siatki na bokach (o oczkach 60÷80cm).
Stosujemy beton B-25, B-30.
Należy pamiętać o właściwej pielęgnacji betonu.
Min. 10cm betonu poniżej dna studzienki na śruby.
Średnica prętów zależna jest od długości fundamentu.
Fundamenty ramowe:
Składają się z płyty dolnej i słupów podpierających układ belek. Stosuje się tam gdzie maszyna jest ponad poziomem posadzki. Pomiędzy ramami można umieszczać urządzenia towarzyszące. Fundamenty ramowe tylko pod maszyny o działaniu nieudarowym.
W zależności od obr/min i ω konstrukcję traktujemy jako:
konstrukcje sprężystą z uwzględnieniem wpływu sztywności podłoża,
konstrukcje sprężystą na sprężystym podłożu,
bryłę sztywną na podłożu sprężystym.
Przy projektowaniu:
ustalamy kształt fundamentu i jego elementów,
centrujemy fundament i określamy wymiary płyty,
dokonujemy obliczeń dynamicznych,
przeprowadzamy obliczenia statyczne uwzględniające wszystkie obciążenia,
wykonujemy rysunek konstrukcyjny fundamentu.
Grubość płyty dolnej to min. 0,8m. Ponadto musi ona wystawać poza obrys słupów min. 0,1m.
Przy obliczaniu ugięcia: f=f1(M)+ f2(Q)+ f3(N). Ugięcie obliczamy od sił: osiowych ciężarów N, ciężaru własnego rygla, ciężaru własnego skupionego maszyny P, częstości drgań własnych μw=30/√f drgań/min, gdzie f[m] - umowne ugięcie statyczne.
Stropy pod maszyny.
Dla maszyn posadowionych nzd poziomem posadzki, gdzie ciężar maszyny nie jest zbyt duży.
Ze względu na zmniejszenie ugiecia dobrze ustawić cokół maksymalnie blisko podpory.
Przy projektowaniu:
przyjęcie wstępnych wymiarów, obciążenia dynamiczne, schemat statyczny oraz sztywności, częstości drgań własnych żebra, obliczenia amplitud drgań wymuszonych, sprawdzenie szkodliwości wpływu drgań i wstrząsów, obliczenie zbrojenia żebra, dobór wibroizolatorów (wybór parametrów i rozmieszczenia wibroizolacji); podkładki gumowe nie większe niż 40x40cm.