Фундаменти під обладнання відео-інструкція по монтажу своїми руками, розрахунок, особливості

Попередня ↔ Наступна

Чим фундаменти під обладнання відрізняються від всіх інших? Чи є якісь особливості у їх конструкції? Які матеріали можуть застосовуватися?

У статті ми постараємося відповісти на ці питання.

Фундаменти під обладнання відео-інструкція по монтажу своїми руками, розрахунок, особливості

Важке промислове обладнання вимогливо до основи, на яке монтується.

Відмінності від фундаментів будівель

Дійсно, чому промислові фундаменти для верстатів повинні чимось відрізнятися від звичайного підстави для сараю?

Основні причини дві.

Фундамент під обладнання відчуває, як правило, не тільки статичні, але й динамічні навантаження. Говорячи простіше, йому належить гасити вібрацію від обертання, коливань або ударів рухливих частин верстатів.

Важливий момент: при установці деяких видів обладнання поблизу житлових будівель або в інших випадках, коли передача значних вібрацій грунті небажана, монтується так званий віброізольованого фундамент.
Ударне навантаження гаситься складовими пружинами з протівонаправленнимі витками зовнішньої і внутрішньої частин або гумовими вставками.

Промислове обладнання - це, серед іншого, мастила та інші технологічні рідини. Часом вони досить агресивні; при цьому потрапляння їх у ґрунт вкрай небажано.

Звідси - особливі вимоги до:

Масі і, відповідно, розмірами фундаменту. Чим він масивніший - тим менше амплітуда передаються йому коливань.
Міцності. Ударне навантаження швидко зруйнує матеріали зі слабкою стійкістю до механічних впливів.
Стійкості до агресивних середовищ. Присутність мастил, антифризів і т.д. вже згадувалося.
Точності розмірів. Зрозуміло, що ставити ковальський молот або гільйотинних ножиць на підставу з перепадами висоти - значить гарантовано знизити їх ресурс і прискорити руйнування самого фундаменту: динамічне навантаження буде розподілена вкрай нерівномірно.

На фото - ковальський молот з п'ятитонної ударною частиною. Нерівномірно розподілене навантаження від удару здатна зруйнувати найміцніший залізобетон.

загальні моменти

винятки

Поряд з промисловим обладнанням, для якого характерні динамічні навантаження, існує величезна кількість верстатів і машин, конструкція яких виключає ударні або ексцентричні впливу на фундамент в процесі роботи.

Типовий приклад - паровий прес для сушіння дверних полотен під тиском після склейки фенолформальдегидной смолою. Незважаючи на величезну масу рухомих частин, швидкість їх руху робить навантаження на підставу протягом всього виробничого циклу статичної.

Ніяких особливих вимог до фундаменту, крім стійкості до статичної масі обладнання та хімічної стійкості, у таких верстатів немає.

Устаткування для гарячого пресування дверей забезпечує, незважаючи на велику потужність, статичне навантаження на підставу.

Класифікація

Пристрій фундаментів під технологічне обладнання залежить від маси верстатів або машин і від частоти вібрацій, які належить гасити основи.

Масивні фундаменти найбільш поширені. Конструктивно вони являють собою суцільні блоки або плити з виїмками, шахтами і порожнинами. Зрозуміло, що чим більший об'єм пустот, тим менше ціна фундаменту; однак для порівняно малопотужного обладнання масивний фундамент найчастіше представляє собою простий моноліт.
Цей тип підстав повсюдно застосовується для агрегатів з невисокою частотою вібрацій.
Рамні конструкції, навпаки, призначені для того, щоб ефективно гасити високочастотні коливання. Рама, на яку спирається агрегат, з'єднується з монолітним підставою стійками; саме вони частково гасять вібрацію.

Масивні фундаменти, в свою чергу, можуть класифікуватися ще по ряду критеріїв:

Безпідвальних споруджуються на нижньому поверсі і мінімально підносяться над рівнем підлоги. Ця конструкція типова для всіх важких агрегатів.

Прокатний стан на безпідвальних фундаменті.

Підвальні, навпаки, підносяться над підлогою. Завдяки такому плануванні вони можуть споруджуватися не тільки на нижньому поверсі, а й на перекритті достатньої міцності. Функція фундаменту в цьому випадку зводиться лише до розподілу тиску по більшій площі.

Суцільні - являють собою, що не важко зрозуміти з назви, монолітний блок без порожнин.
Стенчатие - вище рівня підлоги, являють собою набір поздовжніх і поперечних перегородок. Вони легше і дешевше; при цьому механічна міцність конструкції часто майже не поступається суцільній підставі.

Масивні фундаменти за технологією споруди діляться на фундаменти з підливою і без неї.

Підлива має на увазі, що обладнання виставляється за рівнем на підставках (іноді регульованих). Потім простір між підставою агрегату і поверхнею фундаменту заливається рідким бетоном.

Підлива підстави несучої конструкції.

За відсутності підливи поверхню підстави вирівнюється і залізні відразу; установка обладнання на фундамент виконується з його кріпленням болтами, попередньо встановленими за шаблоном.

Для масивних фундаментів зараз застосовується тільки і виключно залізобетон. Разом з тим близько століття тому для промислового обладнання широко використовувалися цегляні або кам'яні фундаменти. Марка застосовуваного бетону - не нижче М200; в окремих випадках при особливо сильних вібраційних навантаженнях рекомендується використовувати бетон не гірше М300.

Однак: для легких машин, при роботі яких не генеруються значні вібрації (наприклад, для токарно-гвинторізних або свердлильних верстатів) допустимо застосування бетонної основи без армування.

Рамні підстави можуть бути:

Монолітно-залізобетонними.
Збірними, з окремих залізобетонних блоків (в тому числі полегшених за рахунок порожнин і отворів).
Металевими. Рама і стійки повністю виконуються зі сталі; залізобетон залишається тільки на підставі, на яке спираються стійки.
Комбінованими. Типове рішення - сталева рама на залізобетонних ригелях.

Повний розрахунок фундаменту під обладнання виконується професіоналами на підставі великої кількості даних:

Несучої здатності грунту під підставою машини або верстата;

Несуча здатність грунту на відкритій місцевості визначається по результату геологічних досліджень.

Насичення ґрунту вологою;
Планованого довгострокового зносу;
Максимуму розрахункових динамічних навантажень;
Чутливості до вібрацій розташованих в безпосередній близькості об'єктів;
Близькості житлових будинків;
Часу, проведеного поблизу обладнання персоналом. Згідно з санітарними нормами проектування промислових підприємств СН 245-71, при частоті коливань понад 5,6 Гц середньоквадратичне значення швидкості коливань не повинно перевищувати 2 міліметрів в секунду. Очевидно, що чим більше частота вібрації, тим менша їх амплітуда допустима.

Однак: якщо час, який персонал проводить поблизу джерела вібрацій, не перевищує 15% від загального робочого часу, норми можуть бути перевищені втричі.

При цьому вітчизняні джерела прямо вказують, що точний розрахунок з урахуванням всіх впливають на поведінку фундаменту факторів неможливий: ми занадто мало знаємо про поведінку грунтів в умовах динамічних навантажень.

Спрощена інструкція по оцінці необхідних параметрів включає кілька пунктів:

Оцінку статичного тиску на грунт. Втім, цей пункт рідко стає каменем спотикання: на відміну від фундаментів будівель, підстави промислового обладнання тиснуть на ґрунт із зусиллям не більше 0,6 кгс / см2 для безпідвальних конструкцій і не більше 1,5 кгс / см2 для підвальних.
Забезпечення рівномірності опади. Центр ваги повинен бути максимально близько до геометричного центру конструкції; при цьому, чим простіше схема підстави в плані - тим простіше забезпечити рівномірний тиск на грунт.

Перекіс фундаменту цього верстата став би катастрофою для підприємства.

Оцінка динамічного тиску на грунт вимагає знання нескладних формул і констант. На практиці може застосовуватися наступна формула:

Pср - середнє статичний тиск на підставу. Воно виходить розподілом статичної маси агрегату на площу основи фундаменту.

Нюанс: у разі, якщо масивна плита спочиває на гравійної або щебеневої подушці, ефективна площа опори буде більше площі бетонної конструкції.

m - коефіцієнт умов роботи. Він береться рівним 0,8 - 1,0 для машин періодичної дії (фрезерні та токарні верстати, лісопилки) і 0,5 для агрегатів ударної дії (ковальські молоти, гільйотинних ножиць).
m1 - коефіцієнт, що дозволяє оцінити поведінку грунту при тривалих деформирующих динамічних навантаженнях. Для слабких водонасичених грунтів (пісків, пластичних глин) він береться рівним 0,7; для інших грунтів - 1,0.
R - умовне розрахункове тиск на підставу. Цей параметр теж залежить від типу грунту і береться в таблицях СНиП.

Для зручності читача наведемо кілька довідкових значень несучої здатності різних грунтів.

Насипний ґрунт без ущільнення - 1,0 кгс / см2.
Насипний ґрунт з ущільненням - 1,5 кгс / см2.
Тверда глина - 6,0 кгс / см2.
Суглинок, супісок - 3,5 кгс / см2.
Крупний пісок - 6,0 кгс / см2.
Середній пісок - 5,0 кгс / см2.
Дрібний пісок - 4,0 кгс / см2.
Пил - 2,0 кгс / см2.
Гравій з глиною - 4,0 кгс / см2.
Галька з глиною - 4,5 кгс / см2.

Давайте як приклад порахуємо необхідну площу ковальського пневматичного молота М4127 (маса 2100 кг) на вологому піщаному грунті з середнім розміром зерна.

Ковальський молот М4127.

Розрахункова несуча здатність цікавого нам типу грунту оцінюється як 5,0 кгс / см2.
Для ковальського молота, що представляє собою типовий механізм ударної дії, середній тиск на підставу має розраховуватися за формулою Pст = 0,5 (коефіцієнт для ударних механізмів) * 0,7 (коефіцієнт для слабких вологих ґрунтів) * 5,0кгс / см2 = 1, 75 кгс / см2.
Мінімальна площа підстави фундаменту повинна бути дорівнює 2100 / 1,75 = 1200 см2, або прямокутник розміром 40 * 30 сантиметрів.

Для довідки: габарити молота М4127 (довжина і ширина) - 1575х710 міліметрів.
Очевидно, що будь-який фундамент, на якому фізично поміститься його підставу, буде достатнім для описаного типу грунту.

Фундаменти для ударних механізмів

На практиці для механізмів ударної дії основна проблема - це зовсім не осаду фундаменту в грунт. Куди небезпечніше руйнування самого фундаменту під дією ударних навантажень.

Які рішення можуть застосовуватися?

Віброізольованого конструкції на пружинах і гумових демпферах вже згадувалися.
Під шабот - підстава ковадла ковальського молота - часто укладаються щит з дубового бруса. Мінімальна товщина дубової прокладки - 100 міліметрів; однак щити можуть укладатися і в кілька шарів. Втім, для молотів з масою ударної частини до тонни застосовні і більш дешеві породи деревини - сосна або модрина.

Дубовий щит (п.1 на схемі) виступає в ролі демпфера ударного навантаження.

Нюанс: на пилових і водонасичених підставах для молотів рекомендується пристрій свайно-плитного фундаменту. передавального вібрації на нижні, більш щільні шари грунту.

технологія

Припустимо, що нам належить своїми руками підготувати підставу для компресора невеликої потужності.

Розмічаємо розташування агрегату. Його основа не повинна бути пов'язано з фундаментами стін або опорних колон; мінімальна відстань від виступаючих частин обладнання до колон або стін - 1 метр.
Розмічаємо кордону плити підстави. Важливий момент: відстань від її країв до осей фундаментних болтів в загальному випадку має бути в межах 120 - 200 мм.
Готуємо котлован. Його глибина визначається глибиною промерзання; втім, в опалювальному цеху проблема може і не бути актуальною.
Засипаємо котлован шаром піску або щебеню і ущільнюємо його. Товщина підсипання - 100 - 150 мм.
Збираємо опалубку і укладаємо в неї армуючої сітки. На опалубку укладається шаблон, через отвори в якому знизу заводяться і фіксуються гайками фундаментні болти.
Опалубка заливається бетоном шарами в 100-150 мм з обов'язковою віброукладкой або штикуванням кожного шару.
Акт готовності фундаменту до встановлення обладнання підписується лише після набору бетоном міцності протягом 28 днів, ревізії та випробувань на міцність.

Готова платформа для компресора.