Расчёт монолитных фундаментов перекачивающих агрегатов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт монолитных фундаментов перекачивающих агрегатов



Исходные данные

Типоразмер насоса	Тип электродвигателя	Масса, т	Габариты НПА, мм
НМ 3600-230	CТДП 2500-2 УХЛ4	16,3	5950Ч2220Ч1718

Рис. 1. Насосный агрегат серии НМ (производительность > 1250 м3/ч)

Характеристика грунта:

1. Сила сцепления С=22 кН/м2

2. Угол внутреннего трения

3. Модуль деформации грунта E=14МПа

4. Расчетное давление на основание Ro=225кН/м2

Выбор типа фундамента: массивный железобетонный фундамент плотностью 2500 кг/м3.

Расчёт фундаментов на статические нагрузки

Проверка среднего статического давления на основание от массивных фундаментов сводится к выполнению следующего неравенства

(1)

где - среднее давление на грунт основания от расчётных статических нагрузок на фундамент при коэффициенте надежности по нагрузке n=1.

- коэффициент условий работы, учитывающий характер динамических нагрузок и ответственность машин; для фундаментов машин с вращающимися частями

- коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий возможность возникновения длительных деформаций при действии динамических нагрузок;

R - расчётное давление на грунт основания.

Среднее давление на грунт основания определяют следующим образом

где - расчётный вес соответственно перекачивающего агрегата, фундамента и грунта на выступах фундамента;

F - площадь опирания фундамента на грунт

- расчётная масса соответственно перекачивающего агрегата, фундамента и грунта на выступах фундамента;

Для фундаментов перекачивающих агрегатов mг=0.

кг

Объём фундамента

V=L*B*H=5,95*2,22*1,718=22,69м3

Масса фундамента

кг.



Среднее давление на грунт основания

Н

В соответствии со СНиП 2.02.01-83 расчётное давление R определяется по формуле

где m1 - коэффициент условий работы грунтов основания; m1= 1,25.

m2 - коэффициент условий работы фундамента во взаимодействии с основанием; m2= 1.

kH - коэффициент надежности; kH =1,1.

A, B, D-безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения ; A=0,61; B=3,44; D=6,04.

b - размер меньшей стороны подошвы массивного фундамента;b=3,6.

h - глубина заложения фундамента от уровня планировки грунта; h=2,0.

- усредненная расчётная плотность грунта, залегающего выше отметки подошвы фундамента;

- то же, но грунта залегающего ниже подошвы фундамента;

сII - расчетное удельное сцепление грунта; сII= 22.

- глубина до пола подвала; =0.

Следовательно

Проверка условия (1)



Условие (1) выполняется.

Расчёт фундаментов на динамические нагрузки

Суть расчёта монолитного фундамента на динамические воздействия сводится к определению амплитуды колебаний верхней грани фундамента и должна удовлетворять условию

где a - амплитуда колебаний верхней грани фундамента, определяемая расчётом.

au - предельно допустимая амплитуда колебаний фундамента, устанавливаемая заданием на проектирование.

Вычисление моментов инерций подошвы фундамента относительно горизонтальной оси

Площадь подошвы фундамента

где ai - длина соответствующего элемента подошвы фундамента

bi - ширина соответствующего элемента подошвы фундамента.



Рис. 2. Монолитный железобетонный фундамент под НМ 3600-230

1 - монолитный фундамент; 2 - колодцы под анкерные болты.

м2

Координаты центра тяжести подошвы фундамента относительно произвольно оси: , м; yc=0,

м

Момент инерции каждого из элементов подошвы:



м4

м4 ; м4;

Момент инерции подошвы фундамента относительно оси Y

м4

Момент инерции подошвы фундамента относительно оси проходящей через центр тяжести подошвы фундамента.

м4

Момент инерции подошвы фундамента относительно вертикальной оси фундамента проходящей через центр тяжести подошвы фундамента

; ;

м4

м4



Рис. 3. Схема для расчета моментов инерции подошвы фундамента

Вычисление координат общего центра тяжести и момента инерции массы всей установки.

Фундамент разбивается на ряд отдельных прямоугольных элементов по осям X, Y, Z;

Масса элемента подошвы фундамента

,кН.с2/м

где ax, ay, az - размеры элемента относительно осей X,Y,Z, м.

- удельный вес бетон, кН/м3;

кН.с2/м;

кН.с2/м;

Статические моменты масс элементов относительно осей X,Y,Z, кН.с2

; ; ;



кН.с2;

кН.с2;

Моменты инерции массы элементов относительно оси Y

;

кН.м.с2;

кН.м.с2;

Координаты центров тяжести элементов относительно осей, проходящих через центр тяжести всей установки, X0,Z0,м.

Момент инерции массы элементов относительно центра тяжести всей установки, кН.м.с2

кН.м.с2

кН.м.с2

Моменты инерции массы агрегата, кН.м.с2

- привод: кН.м.с2

- насос: кН.м.с2

Координаты центра тяжести подошвы фундамента, м



м;

Координаты центра тяжести фундамент с агрегатом, м

м

Эксцентриситет центр тяжести фундамент и всей установки, м

; ;

Для грунтов с R0>150 кПа эксцентриситет не должен превышать 5% размер стороны подошвы фундамента

;

где с-размер стороны подошвы фундамента, в направлении которой смещен центр тяжести.

Условие выполняется.



Рис. 4. Определение эксцентриситета установки

Момент инерции массы всей установки относительно оси, проходящей через общий центр тяжести установки

,кН.м.с2

Момент инерции массы всей установки относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента

кН.м.с2

Определение упругих характеристик естественного основания

Коэффициент упругого равномерного сжатия



где b0=1,2;

E - модуль деформации грунта под подошвой фундамента; E=14000кПа;

A10=10 м2

МН/м3

Коэффициент упругого неравномерного сжатия, упругого равномерного сдвига, упругого неравномерного сдвига,

МН/м3;

МН/м3;

МН/м3;

Коэффициенты жесткости для естественных оснований определяются по формулам

- при упругом равномерном сжатии

МН/м

- при упругом неравномерном сжатии

МН/м



- при упругом равномерном сдвиге

МН/м

- при упругом неравномерном сдвиге

МН/м

Определение коэффициентов относительного демпфирования

Вертикальные колебания:

Горизонтальные колебания:

Вращательные колебания:

Определение угловых частот колебаний фундамента.

Угловая частота собственных вертикальных колебаний фундамента

с-1

Угловая частота собственных горизонтальных колебаний фундамента

с-1



Угловая частота вращательных колебаний относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно плоскости колебаний,

с-1

МН/м

Нагрузки на фундамент и допустимые амплитуды колебаний

Нормативные динамические нагрузки принимать

где - коэффициент пропорциональности

s - число роторов

Gi - вес каждого ротора машины, кН

Суммарный момент динамических сил

кН.м

где Mo - возмущающий момент машины

Круговая частота вращения агрегата

с-1



nr- частота вращения агрегата

Частота колебаний

с-1

Предельно допустимая амплитуда колебаний фундамента согласно СНиП 2.02.05-87 au=0,05 мм.

Вычисление амплитуды горизонтально-вращательных колебаний верхней грани фундамента

Амплитуды горизонтально-вращательных колебаний верхней грани фундамента относительно горизонтальной оси следует определять

м

здесь



=1+3,25=4,25

=

- условие выполняется.

Главные собственные частоты колебаний установки

с-1

с-1



Амплитуды вертикальных колебаний массивных фундаментов av,м, с учётом вращения относительно горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости колебаний, определяются по формуле

м

=2,64*10-9*8,924=2,36.10-8м

av=5,58*10-7+2,36*10-8=5,816*10-7м

Проверяется условия

Условие выполняется.

Амплитуды горизонтально-вращательных колебаний верхней грани фундамента аh, м при действии только момента М(Fh = 0) следует определять по формуле



=4,54*10-9м

- условие выполняется.

фундамент перекачивающий агрегат

Размещено на Allbest.ru