Сборные фундаменты из унифицированных блоков под машины с динамическими нагрузками
Фундаменты под машины составляют 20—40% всего объема железобетонных конструкций промышленных объектов. В большинстве случаев их выполняют в монолитном железобетоне. Сборные фундаменты до последнего времени изготовляли из индивидуальных элементов, в то время как применение сборного железобетона эффективно лишь при унификации изделий из него.
Натурные обследования эксплуатирующихся сборных фундаментов машин с динамическими нагрузками показали, что они удовлетворяют требованиям, обеспечивающим нормальную эксплуатацию установленных на них машин
В 1970 г. Ленинградским отделением ГПИ Фундаментпроект разработана конструкция дырчатых блоков для нижних плит, стен и массивных частей фундаментов под разные виды машин с динамическими нагрузками (рис.1).
Блоки имеют расположенные на равном расстоянии прямоугольные отверстия одинакового размера, что позволяет при перевозке блоков получать вертикальные по высоте пустоты, используемые для создания бетонных и железобетонных шпонок. Это обеспечивает простое и надежное соединение блоков между собой. Число шпонок определяют расчетом.
С помощью шпоночного соединения можно выполнять блоки простой конфигурации без выступающих закладных частей или стержней арматуры. Простая конфигурация блоков создает удобство их транспортирования и допускает изготовление блоков разной длины в одной типоформе. Шпоночное соединение обеспечивает неизменяемость и прочность соединения во времени и исключает необходимость немедленного закрепления блоков. Шпонки бетонируют без дополнительной опалубки, роль которой выполняют отверстия в блоках,
Выполнены рабочие чертежи сборных фундаментов под горизонтальный компрессор 5Г-14/220, вертикальный компрессор 2РК-1,5/220, горизонтальный двухрядный компрессор 1 Г-266/320, клети прокатного стана «250», группы четырехвалковых дробилок 900X700 мм, пресс усилием 215 т и другие машины. Ленинградский трест Оргтехстрой запроектировал фундаменты под стан ДУ0-650, фундаменты подвалов, ростверков, свайных опор эстакады и несколько более мелких фундаментов. Эти проекты предназначены для опытного строительства на конкретных объектах Пример сборного фундамента приведен на рис. 2.
В 1973 г. был изучен опыт проектирования, строительства и эксплуатации сборных фундаментов из дырчатых блоков под машины с динамическими нагрузками. Деталоное обследование с помощью инструментальных измерений четырех фундаментов показало, что их вибрации не отличаются от вибраций монолитных фундаментов этих же майник. На сборных фундаментах не появляются трещины и деформации, вызванные способом их строительства.
Установлено также, что применение блоков сокращает сроки строительства, объем трудозатрат на площадке. Общая стоимость строительства сборных фундаментов близка к стоимости монолитных фундаментов. Технико-экономические показатели по некоторым фундаментам приведены в таблице.
Несмотря на положительные качества, рассмотренная конструкция блока имеет два недостатка: горизонтальные динамические нагрузки воспринимаются практически только вертикальной шпонкой, а сборные блоки выполняют роль опалубки для их бетонирования; сочетание двух процессов при возведении фундаментов (монтажа сборных блоков и бетонирования монолитных шпонок) недостаточно уменьшает сроки строительства, несмотря на применение элементов заводского изготовления.
Разработаны различные варианты конструктивных решений блоков. В результате анализа работы блоков на знакопеременную нагрузку были отобраны два блока, в которых относительно простая конструкция обеспечивала надежную работу фундамента под машину.
Вариант 1. Пустотелый дырчатый блок с уступами, предназначенными для восприятия сдвигающих динамических сил (рис. 3, а). Уступы выполнены так, чтобы блоки соединялись в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Пустоты заполняют арматурным пространственным каркасом и бетоном. Так как монолитные шпонки воспринимают только растягивающие напряжения по высоте фундамента, заполняют главным образом крайние пустоты блоков. Длину блоков при их изготовлении изменяют установленными в формах плоскими рассекателями.
Вариант 2. В сборном блоке с уступами, выемками и консолями по периметру растягивающие усилия воспринимаются болтовым соединением (рис. 3,6). При установке блоков уступ нижнего попадает в выемку вышележащего, при этом их можно уложить в одной и взаимно перпендикулярных плоскостях. Болтовые соединения блоков выполняют либо по торцам стенчатых фундаментов, либо в местах пересечения блоков при устройстве фундаментов из взаимно перпендикулярных рядов. Длину блока изменяют, вынимая или добавляя средние съемные звенья формы.
Для технико-экономического анализа выбрано три машины, отличающихся по степени динамичности: металлорежущий станок с инерционной силой до 100 кг, горизонтальный компрессор с инерционной силой Юти мельница для измельчения руды с динамической силой 15 т. Машины устанавливают на плитный, массивный и стенчатый фундаменты. Сопоставление возможности изготовления фундаментов в монолитном, сборном или блочном варианте (из плоских блоков, блоков с уступами или с болтовым соединением) -показало, что применение блока с уступами снижает стоимость фундамента до 32%. Использование блока с болтовым соединением не дает такого экономического эффекта, однако по сравнению -с другими вариантами сокращает трудоемкость на -площадке до 60%.
На Лисаковском ГОК требовалось установить три шаровые мельницы МШР 32X5 на фундаменты, высота которых из-за компоновочных решений корпуса и расположения близлежащих фундаментов достигла 12,6 м. Фундаменты под шаровые мельницы устанавливали и раньше. Так, на Южно-ривюрожском ГОК фундаменты выполнены в виде монолитных массивов, на Гайском — монолитных стенчатых, а на Ново-Криворожском — из сборно-монолитных рам. Анализ показал, что в первом случае расход монолитного железобетона на фундаменты достигает 4000 м3, во втором — расход железобетона резко снижается, однако возрастает сложность возведения опалубки и трудоемкость строительства. Установка фундаментов из сборных рам также не дает желаемых результатов, так как требует изготовления сложной металлической формы для 18 рам с сечением стоек Г200Х600 мм и длиной 8 м, отдельных типоформ для верхних плит и подпорных стен.
Учитывая это, фундамент под мельницы на Лисаковеком ГОК запроектирован из блоков с уступами. Фундамент состоит из нижней монолитной плиты, четырех стен из блоков, перекрытия под тележку для разгрузки шаров и монолитных опор под механизмы мельницы (рис. 4). Нижние ряды блоков стен устанавливают в пазы фундаментной плиты так, чтобы в крайние пустоты блоков попадали выпуски арматуры. Последующие блоки монтируют один на другой на растворе. Для пропуска большого числа сантехнических и технологических коммуникаций в стенах оставлены проемы. Около 30% пустот в блоках по высоте заполняют арматурным каркасом и бетоном. Одна из стен фундамента служит подпорной стенкой. По верху стен перпендикулярно укладывают блоки, выполненные в той же опалубке без промежуточных пустот. Монолитные шпонки стен ..соединяют с верхней плитой и опорами под механизмы мельниц. Блоки изготовляют в одной опалубке длиной 6 м с установкой рассекателей и заглушек без закладных деталей.