Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa

Lądowego i Wodnego

Instytut Budownictwa

Budownictwo przemysłowe I

„Fundament pod piec obrotowy ”

Wykonała: Patrycja Pułaniak Sprawdził:

Nr albumu: 142391 dr inż. Grzegorz Dmochowski

Rok akademicki: 2009/2010

1. Przedmiot opracowania.

Przedmiotem niniejszego pracowania jest projekt techniczny fundamentu pod piec obrotowy, który zostanie wykonany w Cementowni „Górażdże” k. Opola.

2. Cel i zakres opracowania.

Celem niniejszego opracowania jest sporządzenie analizy porównawczej dwóch wariantów fundamentu pod piec obrotowy – ramowego i blokowego będącej podstawą do wyboru odpowiedniego wariantu fundamentu i sporządzenia dla niego dokumentacji technicznej i wykonawczej. W tym przypadku wybrano wariant fundamentu blokowego jako wariant ekonomiczniejszy w wykonaniu i najlepiej spełniający warunki postawione przez inwestora.

Zakres niniejszego opracowania obejmuje :

• opis techniczny

• rozeznanie literaturowe na temat fundamentów ramowych i blokowych pod piec obrotowy

• projekt wstępny dla dwóch wariantów stanowiący podstawę analizy porównawczej

• projekt techniczny wybranego wariantu ( tj. fundamentu blokowego )

• sporządzenie rysunków wykonawczych dla wybranych elementów konstrukcji

• zestawienie materiałowe

3. Podstawa opracowania.

Podstawą formalną niniejszego opracowania jest temat z przedmiotu „BUDOWNICTWO PRZEMYSŁOWE I” wydany przez Zakład Metod Komputerowych Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej w dniu 04.03.2009 r.

Podstawą merytoryczną niniejszego opracowania są :

- Janusz Lipiński „Fundamenty pod maszyny”. Arkady, Warszawa 1985

- Igor Kisiel „Budownictwo betonowe” t. XII „Budowle przemysłowe”. Arkady, Warszawa 1971

- Józef Falkowski „Konstrukcje wsporcze pod maszyny”. Koszalin 1995

- W. Włodarczyk, A. Kowalski, K. Pietrzak „Projektowanie wybranych konstrukcji przemysłowych”. Warszawa 1995

- PN-99/B-03264 „Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone”

- PN-81/B-03020 „Posadowienie bezpośrednie budowli”

- PN-84/B-03040 „Fundamenty pod maszyny i konstrukcje wsporcze”

4. Opis techniczny.

Fundament blokowy pod piec obrotowy o wymiarach podstawy 11,00 m x 12,00 m, wysokości 6,70 m i wymiarach powierzchni górnej 10,00 m x 10,00 m zostanie wykonany w kształcie bryły ostrosłupa ściętego. Wymiary powierzchni górnej fundamentu uwarunkowane zostały przez inwestora. Na niej ma zostać oparty piec obrotowy oraz silnik napędzający w ruch obrotowy piec. Wysokość fundamentu ponad poziom terenu wynosi 5,70 m. Na górnej powierzchni fundamentu zostanie zamocowana do fundamentu za pomocą śrub płyta żeliwna o grubości 5 cm i spadku jej górnej powierzchni o wartości 5 %.

Spadek ten spowodowany jest nachyleniem osi podłużnej pieca obrotowego względem podstawy fundamentu blokowego. Ma ona jednocześnie za zadanie przekazywać obciążenia skupione od nacisków rolek nośnych na fundament blokowy na jego większą powierzchnię.

Fundament zostanie wykonany z betonu klasy B20 i stali A-I ( St3S ). Zbrojenie zostanie wykonane w postaci siatki przestrzennej o rozstawie w każdym kierunku a = 800 mm złożone z prętów o średnicy ф12 oraz wszystkie powierzchnie boczne zostaną zazbrojone siatkami złożonymi z prętów ф12 o rozstawie a = 200 mm . Jednocześnie zostaną wykonane i zazbrojone na powierzchni górnej fundamentu studzienki na śruby młotkowe służące do zamocowania płyty żeliwnej, pieca obrotowego i silnika do bloku fundamentowego. Miejsca wykonania studzienek i ich liczbę określa dokładnie dokumentacja dostarczona przez producenta pieca obrotowego i inwestora.

5. Opis budowy.

Wykonanie fundamentu odbywa się na miejscu budowy w miejscu ostatecznego usytuowania bloku fundamentowego. Fundament powinien być wykonany w deskowaniu pełnym. Mieszanka betonowa powinna być wylewana bez przerw i jednocześnie dokładnie zawibrowywana i zagęszczana. Zbrojenie powinno zostać ułożone zgodnie z rysunkami wykonawczymi dostarczonymi wraz z dokumentacją techniczną. Równolegle z zbrojeniem powinny zostać ułożone elementy oporowe pod śruby młotkowe w studzienkach. Studzienki pod śruby mocujące powinny mieć ścianki złożone z blach uniemożliwiających dostanie się do nich mieszanki betonowej podczas wylewania betonu. Ilość i rozmieszczenie studzienek na śruby fundamentowe, młotkowe wg odrębnych planów dostarczonych przez producenta pieca obrotowego. Wymagana otulina zbrojenia głównego 5 cm, otulina zbrojenia studzienek ok. 2 - 3 cm .

6. Zabezpieczenia antykorozyjne.

Powierzchnie zbrojenia powinny być dokładnie oczyszczone z rdzy, zendry i odtłuszczone sposobem ręcznym lub mechanicznym za pomocą szczotkowania. Wymaga się oczyszczenia powierzchni w trzecim stopniu dokładności ( powierzchnia stali niejednorodna, brunatno szara, dopuszczalne pokryte ciemną zgorzeliną miejsca na powierzchni nie większej niż 40% powinna być wolna od pyłów.

7. Uwagi dotyczące montażu.

Montaż zbrojenia można wykonać w pozycji poziomej i pionowej. Należy rozpocząć od montażu siatki przestrzennej, a następnie siatek zbrojenia powierzchniowego, przeciwskurczowego. Na końcu należy ułożyć elementy studzienek dla śrub młotkowych. Na tak ułożoną konstrukcję należy założyć deskowanie o kształcie przewidzianej bryły bloku fundamentowego. Należy zastosować wkładki dystansowe dla wymaganej otuliny 5 cm .

Fundament powinien zostać wykonany w wykopie jamistym o wymiarach min. 14,00 m x 14,00m i głębokości 1,00 m poniżej poziomu terenu. Pod fundamentem należy wykonać warstwę wyrównawczą w postaci 10 cm warstwy chudego betonu.

8. Składowanie i transport.

Elementy zbrojenia oraz mieszanka betonowa powinna być składowane i przygotowywane w miejscach nie narażających je na działanie niekorzystnych warunków atmosferycznych.

9. Przepisy BHP i p.poż. .

Wymagane jest spełnienie następujących warunków podczas wykonywania i montażu fundamentu blokowego :

• personel techniczny budowy, członkowie brygad montażowych oraz operatorzy powinni być przeszkoleni w zakresie technologii montażu konstrukcji

• wskazane wyżej osoby bezpośrednio przed rozpoczęciem montażu obiektu powinny być dokładnie zaznajomione z technologią jego montażu i ściśle przestrzegać sygnalizacji

• w obrębie terenu montażu i zasięgu maszyn montażowych i pomp betoniarskich nie mogą przebiegać napowietrzne linie sieci elektrycznej

• przed rozpoczęciem montażu należy wyznaczyć i wygrodzić strefy niebezpieczne

• należy stosować odpowiednią odzież ochronna w raz ze sprzętem zabezpieczającym przy pracach na wysokościach

• spawać elementy złączy prętów zbrojeniowych mogą wyłącznie spawacze z uprawnieniami

• niedozwolona jest praca zespołu montażowego ponad innymi brygadami lub zespołami pracującymi jednocześnie na obiekcie.

Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa

Lądowego i Wodnego

Instytut Budownictwa

Budownictwo przemysłowe I

„Fundament blokowy pod piec obrotowy ”

projekt wstępny

Wykonała: Patrycja Pułaniak Sprawdził:

Nr albumu: 142391 dr inż. Grzegorz Dmochowski

Rok akademicki: 2009/2010

1. Wstęp.

Projekt wstępny obejmuje blokowy fundament pod piec obrotowy. Przeprowadzono wstępne obliczenia dla możliwego najniekorzystniejszego schematu obciążeń działających na fundament. Na ich podstawie określono wstępnie zużycie betonu, stali zbrojeniowej oraz sporządzono wstępny kosztorys.

1. Dane podstawowe.

- Lokalizacja: Cementownia „ Górażdże ” k. Opola

- Minimalna głębokość posadowienia fundamentu: 1,0 m.

- Wymiary płyty górnej ze względu na umiejscowienie jednocześnie obok pieca obrotowego silnika napędzającego w ruch obrotowy piec: 10,00 m x 10,00 m.

- Wysokość fundamentu ponad poziom terenu: 5,70 m

1. Obciążenia.

Oznaczenie rodzaju obciążenia:

G – obciążenie stałe

Q - obciążenie zmienne

F – obciążenie dynamiczne

Oznaczenie kierunku działania obciążenia:

V – wertykalne ( Z)

H – horyzontalne (Y)

A – osiowe (axial) (X)

Obciążenia charakterystyczne [ kN ]:

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 493 267 107 442 255 102 148 0 0

5;6 30 0 0 200 400 28 0 0 0

Współczynniki obciążeń :

gG=1,75

gQ=1,40

gF=1,40

Obciążenia obliczeniowe [ kN ]:

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 207,2 0 0

5;6. 52,2 0 0 280 560 39,2 0 0 0

1. Rozmieszczenie obciążeń na płycie górnej fundamentu.

2. Schemat fundamentu blokowego

1. Kombinacja obciążeń

Do obliczeń przyjęto kombinację obciążeń stałych, zmiennych i dynamicznych.

Obciążenia obliczeniowe [ kN ]:

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 207,2 0 0

5;6. 52,2 0 0 280 560 39,2 0 0 0

Obciążenia osiowe (axial) pkt. 1-6 działają wszystkie zgodnie z kierunkiem osi X.

Obciążenie zmienne, horyzontalne pkt. 5 i 6 działają zgodnie z kierunkiem osi Y a obciążenie zmienne, wertykalne pkt. 5 i 6 działają zgodnie z kierunkiem osi Z.

W fundamencie blokowym zastosowano zbrojenie stalą A-I w postaci prętów gładkich o średnicy F12 oraz beton klasy B20. Zbrojenie zastosowane w projekcie wstępnym odpowiada zbrojeniu rzeczywistemu w takiego typu fundamentach. Znaczny rozstaw prętów zbrojeniowych umożliwia dokładne zawibrowanie mieszanki betonowej. W tym przypadku nie jest już wymagana wysoka precyzja w przygotowanie zbrojenia i jego ułożenia co znacznie skraca czas realizacji obiektu.

Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa

Lądowego i Wodnego

Instytut Budownictwa

Budownictwo przemysłowe I

„Fundament blokowy pod piec obrotowy ”

projekt techniczny fundamentu blokowego

1. Wstęp.

W projekcie technicznym uwzględniono wszystkie możliwe kombinacje obciążeń działających na fundament pieca obrotowego. Sprawdzenie kombinacji ma za zadanie wykazać, że w żadnym przypadku nie zostanie przekroczony warunek stosunku naprężeń maksymalnych do minimalnych w gruncie pod fundamentem. Sprawdzanie nośności gruntu pod fundamentem dla każdej kombinacji obciążeń uznano za zbędne, gdyż w najniekorzystniejszym przypadku obciążeń, sprawdzanym w projekcie wstępnym, nośność gruntu była kilkakrotnie większa od nośności wymaganej.

1. Obciążenia.

Oznaczenie rodzaju obciążenia :

G – obciążenie stałe

Q - obciążenie zmienne

F – obciążenie dynamiczne

Oznaczenie kierunku działania obciążenia :

V – wertykalne ( Z)

H – horyzontalne (Y)

A – osiowe (axial) (X)

Obciążenia charakterystyczne [ kN ]:

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 493 267 107 442 255 102 148 80 0

5;6. 30 0 0 200 400 28 0 0 0

Współczynniki obciążeń :

gG=1,75

gQ=1,40

gF=1,40

Obciążenia obliczeniowe [ kN ]:

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 280 560 39,2 0 0 0

1. Kombinacje obciążeń stałych.

1)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 0 0 0 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 0 0 0 0 0 0

2)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 0 0 0 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 0 0 0 0 0 0

1. Kombinacje obciążeń stałych i zmiennych.

3)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 280 560 39,2 0 0 0

4)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 280 560 -39,2 0 0 0

5)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 280 -560 39,2 0 0 0

6)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 -280 560 39,2 0 0 0

7)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 -280 -560 39,2 0 0 0

8)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 -142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 280 -560 -39,2 0 0 0

9)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 -142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 -280 560 -39,2 0 0 0

10)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 -142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 -280 -560 -39,2 0 0 0

2.3. Kombinacje obciążeń stałych, zmiennych i dynamicznych.

11)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 280 560 39,2 0 0 0

12)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 280 560 -39,2 0 0 0

13)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 280 -560 39,2 0 0 0

14)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 -280 560 39,2 0 0 0

15)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 187,25 618,8 357 142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 -280 -560 39,2 0 0 0

16)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 -142,8 0 0 0

5;6. 52,2 0 0 280 -560 -39,2 0 0 0

17)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 -142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 -280 560 -39,2 0 0 0

18)

Obciążenie Stałe Zmienne Dynamiczne

Pkt. GV GH GA QV QH QA FV FH FA

1;2;3;4 867,25 467,25 -187,25 618,8 357 -142,8 207,2 112 0

5;6. 52,2 0 0 -280 -560 -39,2 0 0 0

Zestawienie wyników :

Kombinacja : 1 2 3 4 5 6

qmax/qmin : 1,736 1,135 3,534 1,556 3,428 1,710

Kombinacja : 7 8 9 10 11 12

qmax/qmin : 1,738 1,552 1,710 1,738 3,736 1,653

Kombinacja : 13 14 15 16 17 18

qmax/qmin : 3,623 1,820 1,849 1,618 1,820 1,849

3. Zbrojenie fundamentu blokowego.

Zastosowano zbrojenie, podobnie jak w projekcie wstępnym, w postaci siatki przestrzennej złożonej z prętów o średnicy Φ12 o rozstawie w każdym kierunku a=800 mm .

Poza siatką przestrzenną zastosowano zbrojenie powierzchniowe, przeciwskurczowe złożone z prętów o średnicy Φ12 o rozstawie a=300 mm . Zbrojenie powierzchniowe układane jest na wszystkich powierzchniach bryły fundamentu blokowego. Minimalna otulina wynosi 50 mm .

Oprócz zbrojenia konstrukcyjnego zastosowano zbrojenie wokół studzienek na śruby fundamentowe, młotkowe. Minimalna otulina dla zbrojenia studzienek 20 – 30 mm . Ilość i miejsca rozmieszczenia studzienek określa w odrębnej dokumentacji producent pieca obrotowego. Wszystkie krawędzie bloku fundamentowego powinny być ukosowane lub zabezpieczone poprzez zabetonowanie kształtowników stalowych L50x5.

3.1 Zestawienie zbrojenia.

3.1.1 Zbrojenie w postaci siatki przestrzennej.

Nazwa	Nr	F	Długość		Ilość		Długość
elementu	pręta	pręta	pręta	prętów		razem	prętów
				w elemencie	elementów	prętów	F12 (A-I)
[-]	[-]	[mm]	[mm]	[sztuk]	[sztuk]	[sztuk]	[m]
Fundament	1	12	6700	169		169	1132,3
blokowy	2	12	3800	26		26	98,8
	3	12	10165	13		13	132,145
Zbrojenie	4	12	10400	13		13	135,2
siatką	5	12	10650	13		13	138,45
przestrzenną	6	12	10900	13		13	141,7
	7	12	11120	13		13	144,56
	8	12	11360	13		13	147,68
	9	12	11600	13	1	13	150,8
	10	12	11835	13		13	153,855
	11	12	10080	13		13	131,04
	12	12	10200	13		13	132,6
	13	12	10320	13		13	134,16
	14	12	10440	15		15	156,6
	15	12	10560	15		15	158,4
	16	12	10680	15		15	160,2
	17	12	10800	15		15	162
	18	12	10920	15		15	163,8
						Długość łączna [m]	3574,29
						Masa jedn. [kg/m]	0,888
						Masa łączna [kg]	3173,97

3.1.2. Zbrojenie powierzchniowe, przeciwskurczowe.

3.1.3. Zbrojenie studzienki na śrubę fundamentową, młotkową.

(zestawienie obejmuje jedną studzienkę, ich liczbę i rozmieszczenie określa producent pieca)

Nazwa	Nr	F	Długość		Ilość		Długość	Długość
elementu	pręta	pręta	pręta	prętów		razem	Prętów	prętów
				w elemencie	elementów	prętów	F6 (A-I)	F8 (A-I)
[-]	[-]	[mm[	[mm]	[sztuk]	[sztuk]	[sztuk]	[m]	[m]
Kanał	1	6	420	44	1	44	18,48
studzienki	2	8	1100	4	1	4		4,4
				Długość łączna [m]		18,48	4,4
				Masa jednostkowa [kg/m]	0,222	0,395
				Masa łączna [kg]		4,10	1,738
				Masa razem			5,84	kg

3.1.4. Zestawienie elementów zakotwienia śruby fundamentowej, młotkowej.

( zestawienie obejmuje jedno zakotwienie śruby fundamentowej, ich liczbę, rozmieszczenie

oraz długość śruby fundamentowej, młotkowej określa producent pieca obrotowego )

				Długość		Masa	Masa
Ozn.	Element	Profil	Ilość	elementu	masa	elementu	razem
[-]	[-]	[-]	[szt.]	[m]	[kg/m]	[kg]	[kg]
1	Śruba młotkowa	M24	1	wg.techn.	-	-	-
2	Element kotwiący	C120	2	0,36	13,40	4,82	9,65
3	ścianka osłonowa	bl.	1	0,80	3,85	3,08	3,08
4	element oporowy	bl.	2	0,03	10,60	0,32	0,64
5	ścianka osłonowa	bl.	1	0,52	0,94	0,49	0,49
6	Dno puszki osłonowej	bl.	1	0,14	0,94	0,13	0,13
7	uszczelka kanału	-	1	-	-	-	-
8	przewiązki	bl.	4	0,12	1,96	0,24	0,94
9	ścianka osłonowa	bl.	2	0,18	0,24	0,04	0,08
					Razem	[kg]	15,01

3.1.5. Zestawienie elementów zabezpieczenia krawędzi.

Zabezpieczenie krawędzi bloku fundamentowego może zostać zrealizowane poprzez ukosowanie krawędzi lub zabetonowanie kształtowników stalowych w krawędziach bloku.

Długość krawędzi do zabezpieczenia :

- krawędź podstawy górnej bloku fundamentu 40,00 m

- krawędzie boczne bloku fundamentowego 27,60 m

				Długość		Masa	Masa
Ozn.	Element	Profil	Ilość	elementu	masa	elementu	razem
[-]	[-]	[-]	[szt.]	[m]	[kg/m]	[kg]	[kg]
1	Kr. podstawy górnej	L50x5	4	10,00.	3,77	37,70	150,80
2	Kr. boczne fundam.	L50x5	4	6,90	3,77	26,01	104,05

Razem [kg] 254,85

5. Zużycie podstawowych materiałów.

BETON V=775 m3 ; STAL St3S (A-I) m=6341 kg ( nie uwzględniono p. 4.1.4 i p.4.1.5 ).

Obliczenia wykonano w programie Mathcad v.14.0