background image

63) SYSTEMATYKA FUNDAMENTÓW POD MASZYNY 
 
W skład założeń projektowych powinny wchodzić

a) dane charakteryzujące maszynę
-nazwa, typ, prędkość obrotowa, moc, ciężar itp. 
-usytuowanie maszyny na fundamencie i sposób jej umocowania, 
-rysunki dyspozycyjne, dotyczące górnej części fundamentu, a precyzujące wymagania technologiczne 
montażu i użytkowania maszyny(np.: dane o płytach oporowych, śrubach fundamentowych, podlewkach, 
elementach stalowych obsadzonych w betonie, itp.), 
 
b) dane charakteryzujące warunki miejsca, w którym ma być ustawiona maszyna: 
-wiadomości o podłożu gruntowym i warunkach wodnych terenu, 
-usytuowanie maszyny w budynku z podaniem głębokości posadowienia i wymiarów fundamentów 
sąsiednich (w tym fundamentów budynku, konstrukcji sąsiednich itp.), 
-wiadomości o specjalnych wymaganiach wynikających z obecności wsąsiedztwie urządzeńlub 
pomieszczeń wrażliwych na wstrząsy i drgania (wraz z podaniem dopuszczalnych amplitud drgań).  
 
Zakres wymienionych danych może być modyfikowany, w zależności od rodzaju, wielkości i 
znaczenia maszyny oraz w zależności od rodzaju podłoża gruntowego
 
 
 
64. Ważniejsze wymagania stawiane fundamentom pod maszyny: 
 

  Ograniczeni osiadań pionowych fundamentu 
  Ograniczenie osiadań nierównomiernych 
  Ograniczenie ugięć konstrukcji fundamentów ramowych 
  Odporność na wpływy termiczne 
  Przeniesienie sił przewracających fundament 
  Ograniczenie drgań fundamentu 
  Monolityczność konstrukcji fundamentu 
  Odporność fundamentu na korozję 
  Ograniczenie wpływu drgań na otoczenie 

 
65. Przypadki zderzenia się dwóch ciał. 
 

  Zderzenie sprężysto-plastyczne

 

 

 

Współczynnik zderzenia: 

 

/

/

1

2

1

2

;

0

1

V

V

k

k

V

V

 

 

 

 
 

Prędkość ciał po zderzeniu 

 

2

/

1

2

1

1

2

1

2

1

2

1

/

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

1

m

k

m

k m

V

V

V

m

m

m

m

m

k

m

k m

V

V

V

m

m

m

m

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Strata energii podczas uderzenia: 

 

 

2

2

1

2

1

2

1

2

1

2

o

m m

E

k

V

V

m

m

 

 

background image

 

 

 

Pełny impuls zderzenia: 

 

1

2

1

2

1

2

1

m m

S

k

V

V

m

m

 

 

 

  Zderzenie doskonale sprężyste: 
 
Współczynnik zderzenia: 

1

k

 

 

 

 

Prędkość ciał po zderzeniu: 

 

2

2

1

1

2

/

1

1

2

1

1

2

1

2

/

2

1

2

2

2

V

m

V

m

m

V

m

m

V m

V

m

m

V

m

m

 

 

 

 

 
 
 

  Zderzenie doskonale plastyczne: 
 
Współczynnik zderzenia: 

0

k

 

 

 

 

Prędkość ciał po zderzeniu: 

 

/

/

1

2

2

2

1

2

1

2

m V

m V

V

V

m

m

 

 

 

  Zderzenie sprężyste z mimośrodem: 
 
Współczynnik zderzenia mimośrodowego: 

/

2

/

2

2

1

V

e

V

k

k

V

  

 

 
Prędkość kątowa ciała m2 po zderzeniu: 

/

1

2

2

2

1

1

e

k

V

e

i

e

 

 

 
Prędkość liniowa ciała m2 po zderzeniu: 
 

2

2

/

/

2

2

2

2

1

1

1

e

i

V

k

e

i

e

 

 

background image

gdzie: 

2

2

1

2

2

/

/

1

2

1

2

,

,

i

promien bezwladnosci masy

m

m

stosunek mas

m

e

mimosrod zderzenia

moment bezwladnosci masy m wzgledem srodka obrotu w kgm

m

V V

predkosc cial m m po zderzeniu

s

 

 

 

 

66. Obciążenia impulsowe. 
 

Z impulsem mamy do czynienia w razie nagłego zadziałania 
siły, które może wystąpić w czasie działania urządzeń 

mechanicznych. Impulsem nazywamy iloczyn 

sr

S

F

, a w 

ogólnym ujęciu pole wykresu zmienności siły w czasie.  

 

0

S

F t dt

 

Impuls jest również równy iloczynowi masy i jej prędkości 

s

S

m V

m x

   

 

Obciążenie traktuje się jako impulsowe, jeżeli czas trwania 

impulsu spełnia warunek: 

1

2,5

W

T

 

 
Podział: 
W celach praktycznych rozróżnia się dwa rodzaje obciążeń impulsowych: 
 

  impuls nagły, gdy τ < 0,1 T

Wn

  ,  

  

określony przez jedną cechę charakterystyczną: 

  

 

0

S

F t dt

 

  impuls krótkotrwały, gdy  0,1 T

Wn

 < τ <  T

W1

 , 

  

określony przez 3 cechy charakterystyczne: 

  

- impuls S lub wartość szczytowa F

o

  

  

- postać impulsu f (t) = F (t) / F

o

  

  

- czas trwania τ impulsu 

 
  

gdzie: 

  

T

W1

 

- podstawowy okres drgań własnych układu, 

  

T

Wn

 

- najmniejszy okres drgań własnych układu. 

 
 
Odpowiedź układu wyrażona jego przemieszczeniem przyjmuje postać: 

background image

 

 

0

sin

sin

:

s

F t

S

x

t

t

dt

m

K

gdzie

K

sztywnosc sprezystego ukladu podloza

czestosc kolowa drgan wlasnych ukladu

v

x

predkosc masy m pod dzialaniem impulsu

  


 

 
67. WSPÓŁCZYNNIK  DYNAMICZNY 
 

t

t

o

dt

t

t

t

f

'

)

'

(

sin

)

(

'

 

gdzie 

częstość kołowa drgań własnych układu sprężystego 

t’- pośrednia wartość czasu t miedzy t

o

 i t 

 
Korzystając z powyższego wzoru można wyznaczyć siłę zwrotną F

s  

w układzie o jednym stopniu swobody 

 
Wykres maksymalnych wartości współczynnika dynamicznego zależy od wartości ilorazu czasu trwania 
impulsu T

s

 do okresu T drgań własnych. 

 
68. UPADEK  CIĘŻARU  NA  BELKĘ  SPRĘŻYSTĄ 
 
Należy przyjąć następujące założenia: 

  Uderzany element  zastępuje się układem  o jednym stopniu swobody z zastępczą masą skupioną 

w miejscu uderzenia 

  Uderzenie traktuje się jako niesprężyste i pomija się wpływ odkształceń miejscowych w miejscu 

zetknięcia się ciężaru z konstrukcją przyjmując, że ciężar nie oddziela się od konstrukcji po 
zderzeniu 

  Uwzględnia się jedynie sprężyste odkształcenia konstrukcji 
  Przyjmuje się że czas trwania uderzenia jest bliski zeru a więc prędkość spadającego ciężaru w 

momencie uderzenia zmieniła się w ogólną prędkość początkową. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dla belek jednoprzęsłowych, swobodnie podpartych można przyjmować ciężar Q

2  

równy jest połowie 

ciężaru uderzenia belki. Gdy znamy  częstość drgań własnych belki ze 

background image

spoczywającym na niej ciężarem Q

1  

to ugięcie statyczne obliczany ze wzoru: 

2

1

Q

Q

f

st

 

 
 
Współczynnik dynamiczny ma postać: 

 
 
 
 Gdzie 

Q1-ciężar spadającego ciała 
h- wysokość spadania 
v1- prędkość swobodnie spadającego ciała w chwili uderzenia  
Q2-zastępczy ciężar belki skupiony w środku belki 
częstość kołowa podstawowych drgań własnych 
 
69.OBCIĄŻENIA  FUNDAMENTÓW  POD MŁOT 
 
Na takim fundamencie znajduje się: 

  przekładka sprężysta 
  kowadło 
  rama 
  bijak 
  prowadnica 
  napęd 

 
Projektując taki fundament należy znaczną uwagę zwrócić na aspekty dynamiczne takiego urządzenia jak 
również warunki gruntowe podłoża. 
 
70. Projektowanie fundamentów pod młoty metodą bezpośrednią. 
 
 

Obciążenia działające na fundament, a przede wszystkim amplitudy drgań układu kowadło- 

fundament wyznacza się sposobem bezpośrednim- tzn. traktując układ tych dwu mas jako układ i dwu 
stopniach swobody. Należy następnie wyznaczyć siły sprężynowania pod kowadłem oraz pod 
fundamentem. Siły te zależą od: tłumienia własnego pod kowadłem i w gruncie , współczynnika podatności 
przekładki między fundamentem a kowadłem (C

K

) oraz gruntem (C

F

) , oraz od drgań kowadła (w

K

) i 

fundamentu (w

F

). 

 

Wyliczając z układu równań różniczkowych drgania kowadła (w

K

) i fundamentu (w

F

), należy je 

porównać z dopuszczalnymi amplitudami drgań fundamentów pod młoty, które zależą od rodzaju gruntu i 
wynoszą np.: 0,80mm dla piasków średnich i grubych. 
 
 

Praca młota przekazywać się może na sąsiednie budynki bądź urządzenia wrażliwe na wstrząsy. 

W zależności od tego może być ograniczona amplituda drgań fundamentu przez odpowiednie ustalenie 
jego rozmiarów bądź posadowienie na palach lub skrzyni żelbetowej na wibroizolatorach. 
 
 

Projektując fundament pod młot metodą tradycyjną ( bezpośrednia) należy: 

- sprawdzić naprężenia pod fundamentem młota 
- sprawdzić amplitudę drgań fundamentu 
- wyznaczyć amplitudę kowadła 
- sprawdzić naprężenia pod kowadłem 
 
Obliczenia: 

1)  Prędkości spadania bijaka –v = √(2U/B)- gdzie B- ciężar bijaka ; U – energia uderzenia bijaka  
2)  Wyznaczenie wymiarów bloku fundamentowego ( wg wzorów Rauscha) 
3)  Obliczenie ciężaru całkowitego fundamentu wraz z młotem 

2

2

2

1

1

1

g

v

Q

st

F

Q

h

1

2

1

1

background image

4)  Obliczenie nacisku statycznego na podłoże 
5)  Obliczenie dynamicznego współczynnika podłożą 
6)  Sprawdzenie amplitudy drgań fundamentu 
7)  Sprawdzenie nacisku na grunt 
8)  Wyznaczenie amplitudy drgań kowadła 
9)  Wyznaczenie naprężeń pod kowadłem 

 
71. Projektowanie fundamentów pod maszyny obrotowe. 
 
 

Dobrze zaprojektowany fundament ma zapewnić ustawionej na nim maszynie, właściwe oparcie i 

spełnić wymagania stawiane przez jej producenta, a dotyczące montażu i eksploatacji maszyny. Fundament 
powinien ponadto cechować się: 
- oszczędną konstrukcją  
- odpowiednią wytrzymałości a i trwałością 
- zdolnością do zapewnienia maszynie warunków prawidłowej pracy 
- zdolnością do ograniczenia ( do zadanego poziomu dopuszczalnego) drgań przekazywanych na otoczenie. 
Wskaźnikiem dobrze zaprojektowanego fundamentu jest amplituda jego drgań wymuszonych działaniem 
charakterystycznych sił wzbudzających ( mniejsza od ustalonej wartości dopuszczalnej). 
 
 

Obliczając i projektując fundament i konstrukcje wsporcza pod maszyny, rozróżniamy 

następujące, zasadnicze obciążenia: 

a)  Stałe - takie jak: ciężar własny fundamentu, maszyny i pomocniczych urządzeń ustawionych na 

fundamencie, ciężar gruntu leżąceo na fund. 

b)  Zmienne: siły wzbudzające maszyny, nierównomierne nagrzanie i inne 

 
Obciążenia dynamiczne pochodzące od maszyny dzieli się na: 

a)  charakterystyczne – siły wzbudzające, powstające podczas normalnej eksploatacji sprawnej 

maszyny 

b)  obliczeniowe – siły mogące wystąpi podczas złego stanu technicznego maszyny 

 

Zakres obliczeń projektowych fundamentów blokowych pod maszyny o działaniu nieudarowym ( np. 
obrotowym) obejmuje: 
1)  Sprawdzenie nacisku na grunt 
2)  Sprawdzenie położenie środka ciężkości fundamentu, wraz z maszyną, w stosunku do środka 

ciężkości podstawy fundamentu 

3)  Sprawdzenie częstości drgań własnych oraz amplitud drgań wymuszonych fundamentu 
4)  Sprawdzenie wytrzymałości szczególnie osłabionych miejsc konstrukcji fundamentu 

 
Zwykle fundament blokowy, traktowany jest jako sztywna bryła drgająca na sprężystym podłożu. Dobrze 
zaprojektowany nie wpada w stan rezonansu, co oznacza ze jego częstość drgań własnych różni się od 
częstości sił wzbudzających, pochodzących od pracującej maszyny 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rozwiązanie 1
e

 = 2*(s/L - H

B

/R

2

)

e

 = 

10,5

mm/mb

s = L *(H

B

/R

2

 + 0,5*esprawdzenie

s = 

150

mm =

15 cm

Zadanie 1
1) Budynek o długości 2L = 

50,0 m i wysokości H

B

 =

30,0 m posadowiony jest

na terenie górniczym, gdzie występuje pełzanie terenu. W środku (L/2) budynku zapro-
jektowano dylatację o szer. s =

15,0 cm. Jaka wartość spełzania e występuje na tym

obszarze, jeżeli promień krzywizny obrzeża niecki wynosi R

2

 =

40,0

km.

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Zadanie 3
1) Jaką wysokość maksymalną może mieć budynek o dł. 2L =

50,0

m, posado-

wiony na terenie górniczym, gdzie występuje spełzanie e=

4,0

mm/m, pro-

mień krzywizny R

=

20,0 km, a dopuszczalna szerokość dylatacji "s" (w L/2) nie

może przekroczyć 

10,0 cm ?

Rozwiązanie 3
H

B

 = R

2

 *(s/L - 0,5e)

H

B

 =

40,0

m

s = L *(H

B

/R

2

 + 0,5*esprawdzenie

s = 

100

mm = 

10 cm

Zadanie 4
1) Budynek posadowiono na terenie, gdzie wystąpiło rozpełzanie. Długość budynku
wynosi 2L=

30,0

m. W środku tej długości zaprojektowano szczelinę dylatacyjną

 o szerokości s =

10,0 cm.Dopuszczono rozwartość szczeliny o Ds*=

3,0

cm. 

Czy dla wysokości budynku H

B

 =

35,0

m i promienia krzywizny R

1

 =

30,0 km

warunek powyższy będzie spełniony ?

Rozwiązanie 4

D

s = H

B

 * L / R

1

D

s =

17,50

mm < Ds*= 30,00 mm

Zadanie 6
1) Oblicz wartość naporu ciała sypkiego (ziarna pszenicy) na nieotynkowane ściany silosu  
żelbetowego, na 1/3 (licząc od poziomu posadowienia) wysokości. 
Dane:
grubość ściany silosu t =

20

cm

wysokość silosu H =

30,0

m

promień hydrauliczny r

h

 =

5,0

m

g

 =

1,6

kN/m

3

g

f

 =

1,2

f =

0,41

l

 =

0,53

Rozwiązanie 6

p

hn

 = (g * r

h

  / f) * [1 - exp( -f * z * l / r

h

 )]

p

hn

 = 

6,9

kN/m

6,878

p

hno

 = 

8,3

kN/m

Zadanie 8a
1) Dany jest komin żelbetowy o kształcie cylindrycznym i następujących wymiarach:
wysokości

H =

200,0 m

średnicy zewnętrznej 

D

z

 =

35,0 m

średniej grubości ścianki trzonu (przyjąć stałą 
na całej wysokości komina)

h  =

0,40 m

został zaprojektowany na następujące obciążenie wiatrem:
napór wiatru                               

q

k

 =

300,0 Pa

współczynnik ekspozycji (zmienny liniowo)

C

e

= 0 ÷ 2

2,0

         "           aerodynamiczny    

C

z

 =

0,7

         "           działania porywów wiatru



2,0

Maksymalny moment zginający u nasady komina, od jednostronnego nagrzania komina
promieniami słonecznymi, wynosi 6% momentu zginającego w tym przekroju wywołanego wiatrem.

6,0%

momentu zginającego w tym przekroju wywołanego wiatrem.

Jeżeli komin został ogrzany jednostronnie poprzez działanie promieni słonecznych, to ile wynosiło
wychylenie komina od pionu  i do jakiej temperatury zostal ten komin ogrzany?

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rozwiązanie 8a
M

max

 = 1/3 *p

kD

*H

2

 =

3,92E+05 kNm

M

T

 = 2,35E+04 kNm

Q = 2,09E+05 kN 

x => maksymalne wychylenie komina

x =

0,225 m

tg[

r]

0,002254

H = 0,078887 m

t => temperatura ogrzania komina

t =

39,44

o

C

Zadanie 9a
1) Na skutek uderzenia spadającym ciężarem belka drewniana stropu ugięła się o około

5,0 cm.

Z jakiej wysokości spadł ciężar i jak była jego prędkość w chwili uderzenia ?
Dane:
ciężar spadający

Q

1

 =

10000,0 N

wysokość przekroju belki

h =

0,3 m

szerokość        "           "

b =

0,2 m

ciężar objętościowy drewna

q =

6000,0 N/m

3

 

rozpiętość belki

l =

5,0 m

rozstaw osiowy belek w stropie

r =

1,5 m

współczynnik sprężystości drewna

E =

10000,0 MPa

ciężar własny stropu

p =

2000,0 N/m

2

Uwaga: w obliczeniach można pominąć ciężar własny belki.

Rozwiązanie 9a
f = 



statQ1

 =

0,05

m

statQ1

 = 0,005787 m



=

8,64

Q

2

 =(p * r * l) / 2 =

7,5

m

Q=Q

1

+Q

2

=

17,5

kN

H => wysokość z jakiej spadł ciężar Q

1

H =

0,29

m

v = (2*g*H)

1/2

 => prędkość ciężaru Q

1

 w momencie uderzenia

v = 

2,39

m/s

Zadanie 12a
1) Dana jest belka swobodnie podparta 
    o rozpiętości

l =

8,0

m

wykonana z  I 400 o

W

x

 =

1460

cm

3

J

x

 =

29210

cm

4

ciężar własny belki 

q =

0,93

kN/m

E = 2,10E+11 Pa

belka jest obciążona równomiernie

p =

1,0

kN/m

Jak należy zmienić obciążenie belki, aby okres drgań wlasnych układu zwiększyć o

20,0%

w stosunku do okresu drgań własnych belki obciążonej pierwotnie ?                                              

Rozwiązanie 12a

M =

1544,0

kg

k = 5,75E+06 Pa*m

 =

86,30

rad/s

' =

69,04

rad/s

M =

868,50

kg

p =>  zmiana obciążenia

p =

1,086

kN/m

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

72. Problemy występujące w projektowaniu stropów obciążonych maszynami. Maszyny  
spokojne i niespokojne. 
 

PRZYPOMNIENIE:  

Fundamenty  pod  maszyny  są  to  inżynierskie  konstrukcje  wsporcze  poddane  działaniu 
przemysłowych  obciążeń  statycznych  i  dynamicznych.  W  projektowaniu  wymagają 
innego podejścia niż konstrukcje przenoszące obciążenia wyłącznie statyczne. 
 

Umowny podział tego typu konstrukcji obejmuje: 

fundamenty blokowe; 

fundamenty ramowe; 

inne konstrukcje wsporcze (np. fundamenty ścianowe, stropowe i podestowe) 

 
Obliczenia tych „innych” konstrukcji należy przeprowadzać każdorazowo indywidualnie, 
korzystając  ze  wzorów  teoretycznych,  albo  szukając  analogii  z  konstrukcjami,  których 
sposoby rozwiązania są znane. 
Projektując  stropy  obciążone  maszynami,  oprócz  rozwiązania  zwykłego  zadania  drgań 
samej maszyny, należy rozwiązać następujące problemy: 

 

przenoszenia  się  na  konstrukcję  budynku  drgań,  które  powodują  powstawanie 
naprężeń sumujących się z naprężeniami od obciążeń statycznych; 

 

problem wpływu drgań na urządzenia znajdujące się w sąsiedztwie; 

  ograniczenie wstrząsów i hałasów działających na pracujących ludzi. 

 
Wg  „Rauscha”  na  stropach  nie  powinno  stawiać  się  maszyn  tzw.  niespokojnych,  czyli 
maszyn  IV  kategorii  dynamiczności  (są  to  przykładowo:  maszyny  elektryczne  o  mocy 
> kilkaset kW, silniki Diesla, młoty, strugarki, itp.). 
 
Maszyny tzw. spokojne, które można stawiać na stropach budynków przemysłowych, to: 

-  niewielkie maszyny elektryczne; 
-  prasy hydrauliczne 

Zadanie 13
1) Dany jest fundament, wykonany ze zbrojonego betonu o wymiarach 6,0 x 6,0 x 3,0 m.

6

Dane:

6

ciężar bijaka

B =

55,0 kN

3

współczynnik uderzenia

k =

0,5

współczynnik wzmocnienia podłoża

k

2,5

(z fundamentem !)

ciężar młota z mechanizmami

M

m

 =

200,0 kN  ;  M =

2792 kN

ciężar objętościowy żelbetu                           * b= 25 kN/m3



24,0 kN/m

3

podłoże o

C

z

 =

80,0 MPa/m

1000

Jaką można dopuścić wysokość spadania bijaka jeżeli pionowa amplituda drgań fundamentu
nie może przekroczyć 0,001m ?  

0,003

m ?

Rozwiązanie 13
A

f

 =(1+k)*B*v/(

k

*C

z

*F

f

*M)^

1/2

v =

5,16

x = 1,329084 m

U = v

2

 *B/2    lub   U = B * x

U =

73,10

x =

1,3290843

m  <-----

sprawdz.

x => dopuszczalna wysokość spadania

background image

-  prasy śrubowe o budowie zwartej; 
-  małe prasy mimośrodowe; 
-  tokarki i frezarki; 
-  wiertarki i szlifierki; 
-  wentylatory klimatyzacyjne; 
-  pompy. 
-   

 

 

background image

 
73. Zasada ustawiania maszyn na stropach.  
Zasady: 

1)  Jeżeli  jest  to  możliwe,  maszyny  ustawiać  na  stropach  za  pośrednictwem 

wibroizolatorów; 

2)  W obliczeniach wstępnych zakładać, że konstrukcja stropu powinna mieć nośność 

wystarczającą  do  przeniesienia  obciążenia  równego  1,5  –  krotnemu  ciężarowi 
maszyny oraz składowych przy niej materiałów i obsługi(ilość ludzi); 

3)  Sztywne  połączenie  maszyny  ze  stropem  stosować  tylko  w  przypadku 

wymuszonym  przez  względy  techniczne  (wtedy  konieczne  są  pełne  obliczenia 
dynamiczne); 

4)  Maszyny o niewielkiej  dynamiczności i  sztywnej budowie, ustawiać na stropach 

za pośrednictwem podstawek o regulowanej wysokości (łatwa zmiana położenia 
maszyny, zachowanie czystości w pomieszczeniach); 

 

 

5)  Maszyny  wymagające  ustawienia  na  cokole,  lecz  nie  wymagające  sztywnego 

połączenia  ze  stropem,  ustawiać  za  pośrednictwem  dwóch  warstw  ciągłych 
podkładek  sprężystych  (nie  będących  jednakże  wibroizolacją  w  ścisłym  tego 
słowa znaczeniu!): 

background image

 

 

6)   W przypadku wrażliwego otoczenia, wymagającego ograniczenia wpływu drgań 

oraz  w  celu  zredukowania  obciążeń  dynamicznych  przekazywanych  na 
konstrukcję  stropu  i  budynku  stosować  wibroizolacje  pod  maszyna,  lub  pod  jej 
fundamentem (zarówno stalowym, jak i żelbetowym); 

 

 

7)  W  przypadku  wymagań  zastosowania  płyty  fundamentowej  na  wibroizolacji  i 

niemożności  podniesienia  poziomu  ustawienia  maszyny  ponad  podłogę 
pomieszczenia, stosować płyty wpuszczane pomiędzy żebra stropu; 

 

8)  W  przypadku  stropów  istniejących  miejsce  usytuowania  maszyny  powinno  być 

ustalone  po  sprawdzeniu  wytrzymałości  i  amplitudy  wymuszonych  drgań 
elementów, na których będzie oparta. Czasem konieczne może być zastosowanie 
konstrukcji  dodatkowej,  przekazującej  obciążenia  jedynie  na  elementy 
konstrukcyjne o dostatecznej wytrzymałości (w takich przypadkach zastosowanie 
wibroizolacji jest niezbędne).  

Pytanie 74: 
Kolejność obliczeń dynamicznych stropów obciążonych maszynami. 
 

background image

Kolejność  obliczeń  dynamicznych  stropów  obciążonych  maszynami  jest 
następująca: 
•Dokonać klasyfikacji dynamicznej maszyny (wg tablic I) (książki Lipińskiego – wykład 
14 slajd 8 są tam wyróżnione 4 kategorie dynamiczne – I –mała dynamiczność maszyny; 
II- średnia d.m. ; III – duża d.m i IV – bardzo duża d.m.), ustalić obciążenia dynamiczne 
przez nie wywoływane i dopuszczalne amplitudy drgań w miejscach szczególnie 
wrażliwych, 
 
•Ustalić sposób ustawienia maszyny na stropie (oparcie sztywne, wibroizolacja), 
 
•Ustalić wstępnie układ i przekroje elementów konstrukcyjnych stropu oraz szczegółowy 
zakres obliczeń dynamicznych, zależny od rodzaju instalowanych maszyn, 
 
•Przygotować schematy obliczeniowe elementów stropu (patrz tablica III  Tablica 
Sorokina – więcej powinno być w pytaniu 75 (jak ktoś opracuje)) pod kątem 
zastosowania KWP (Komputerowe Wspomaganie Projektowania), 
 
•Ocenić uzyskane wyniki (częstości drgań własnych i amplitudy drgań wymuszonych). 
Te ostatnie powinny być mniejsze od wartości dopuszczalnych.  
 
•Uzyskane wartości amplitud, sił i momentów od charakterystycznego obciążenia 
dynamicznego należy wykorzystać do wymiarowania elementów konstrukcyjnych stropu 
(z zastosowaniem współczynnika obciążenia γ

f

. Zmęczenie materiału można uwzględnić 

w sposób zarówno przybliżony, jak i dokładny. 

 

 

background image

 

background image

 
  Dzieląc  strop  na  poszczególne  elementy  nośne  należy  posługiwać  się  zasadami 
Sorokina  –  patrz  tablice  III  i  IV  (błąd  nieuwzględnienia  wpływu  jednych  elementów 
konstrukcji przestrzennej na elementy pozostałe jest niewielki; w przypadku dostępu do 
programów  obliczeniowych  z  zakresu  dynamiki  konstrukcji  strop  traktować,  jako 
konstrukcję przestrzenną).  
  Obliczając  postacie  i  częstości  drgań  własnych,  a  także  amplitudy  drgań 
wymuszonych  elementów  prętowych  i  powierzchniowych  korzystać  z  podstaw 
teoretycznych  zamieszczonych  w  pracach  Kisiela,  Soleckiego  i  Szymkiewicza  oraz 
Sorokina. 

 

  należy pamiętać, że znaczenie praktyczne mają częstości drgań własnych od 2. do 4. 
rzędu (stropy jako układy o nieskończenie dużej liczbie stopni swobody, mają 
teoretycznie nieskończoną liczbę częstości drgań własnych, które ułożone wg 
wzrastających wartości tworzą zbiór częstości własnych: 

0<n

1

<n

2

<n

3

<...<n

i

... 

Przykłady zbiorów częstości pionowych 
drgań własnych konstrukcji o węzłach 
nieprzesuwnych przedstawiono na 
rysunku. 
 
 
  w przypadku belek jednoprzęsłowych 
zbiór odznacza się małym zagęszczeniem 
częstości własnych 

background image

  w przypadku belek ciągłych zagęszczenie rośnie wraz ze wzrostem stopnia s.n. 
  w przypadku belek ciągłych równoprzęsłowych częstości własne grupują się w strefy 
zagęszczeń, a liczba częstości w strefie jest zawsze, dla danego układu konstrukcyjnego, 
taka sama i równa się liczbie przęseł 
  postać odkształconą, którą przyjmuje konstrukcja podczas drgań własnych 
określonego rzędu, nazywa się postacią drgań własnych tegoż rzędu (danemu rzędowi 
odpowiada tylko jedna postać drgań!) Patrz rysunki! 
  Pierwsza, najniższa postać drgań nazywa się podstawową 
  charakterystyczna jest liczba węzłów postaci drgań (węzły pokrywające się i nie 
pokrywające się z podporami belek  
  dla postaci drgań rzędu i liczba węzłów wynosi  
s=s

0

+i-1 

s

0

 – liczba nieprzesuwnych podpór belki (w 

kierunku drgań!) 
i – rząd postaci drgań własnych 
  znajomość postaci drgań konstrukcji pozwala 
najkorzystniej rozmieszczać obciążenia dynamiczne 
oraz z góry oznaczać miejsca, w których mogą 
wystąpić silne drgania rezonansowe 
  wykresy drgań i sił wewnętrznych od obciążeń 
dynamicznych są zasadniczo inne niż odpowiednie 
wykresy ugięć i sił od obciążeń statycznych (patrz 
rysunki wspomnienia 
  kształt t tych wykresów dodatkowo zależy od 
częstości drgań własnych siły wzbudzającej 
(jedynie, gdy ta ostatnia jest mniejsza od 
częst.drg.wł. 1 rzędu 
n

m

<n

i

<1 

wykresy są do siebie podobne tym bardziej, im 
mniejsza jest wartość n

  największe wartości amplitud drgań i sił 
występują przy n

m

/n

1

=1 (tzw. rezonans rzędu 

pierwszego) 
  w przypadku rezonansów rzędów wyższych (2 i 
>) wartości amplitud drgań i sił (dla belek 
jednoprzęsłowych!) są mniejsze niż przy rezonansie 
rzędu pierwszego, ale momenty zginające i siły poprzeczne mogą mieć wartości większe 
(wyższym postaciom drgań towarzyszą większe krzywizny odkształconej osi belki; 
mniejszy rozstaw węzłów!) 
  w belkach ciągłych amplitudy drgań i sił rzędów wyższych mogą mieć wartości 
większe niż odp. rzędu pierwszego 
  kształt wykresów amplitud drgań i sił w zależności od częstości siły wzbudzającej 
dowodzi, że siły i ugięcia od obciążeń statycznych i dynamicznych nie są do siebie 
proporcjonalne
 (stosowana powszechnie w przeszłości metoda współczynnika 
dynamicznego zwiększającego ciężar maszyny, mająca sprowadzić zagadnienia 
dynamiczne do statycznych, nie ma żadnego uzasadnienia teoretycznego!

background image

  zastosowanie met. wsp. dynamicznego ogranicza się do konstrukcji o jednym stopniu 
swobody (belki jednoprzęsłowe; częstości drgań wzbudzających n

m

<n

1

), do konstrukcji 

masywnych (fundamenty blokowe na podłożu sprężystym poddane drganiom prostym), 
oraz do konstrukcji wysokostrojonych (n

m

<0,7n

1

), gdzie wpływ tłumienia i drgań 

własnych wyższych rzędów jest nieznaczny. 
  jeżeli maszyny ustawione są na stropie za pomocą cokołów związanych 
monolitycznie z tym stropem, to sztywność tych cokołów należy uwzględniać w 
obliczeniu odpowiedniego elementu konstrukcyjnego (podobnie rzecz ma się z kadłubem 
maszyny sztywno połączonym ze stropem) 
  gładź cementową na stropie żelbetowym należy rozpatrywać jako monolitycznie 
związaną z płytą i uwzględnić jej grubość w obliczeniu momentu bezwładności danego 
przekroju 
  należy uwzględnić wpływ obecności elementów nieobciążonych stropu w 
sąsiedztwie elementu obciążonego maszyną na ugięcie tego ostatniego 
  obliczając belki ciągłe należy uwzględnić rzeczywistą liczbę przęseł, lecz nie więcej 
niż 5
 
  obliczając częstość drgań własnych n

rz

 należy uwzględnić błąd bezwzględny ε jakim 

obarczona jest częstotliwość obliczana n

obl

 (Tablica III):  (1-ε)n

obl

≤n

rz

≤(1+ε)n

obl

 

  w przypadku prostych układów konstrukcyjnych stalowych podane w tablicy (Tab. 
III) wartości błędu ε można zmniejszyć o połowę (dotychczasowe rozważania 
przeprowadzono bowiem dla konstrukcji żelbetowych) 
PYTANIE 76.  

Niezbędny zakres obliczeń dynamicznych stropów pod  

maszyny. 

 
Wpływ obliczeń dynamicznych na nośność stropu należy uwzględniać jedynie 
wówczas, gdy obliczeniowe obciążenia zmienne stropu podczas pracy maszyny są 
większe niż największe obliczeniowe obciążenia zmienne stropu występujące, gdy 

maszyna nie pracuje. 
 
Zakres obliczeń elementów prętowych i powierzchniowych stropów: 

-  postacie i częstości drgań własnych, 
-  amplitudy drgań wymuszonych, 

 
Znajomość postaci drgań własnych pozwala najkorzystniej rozmieścić obciążenia 

dynamiczne i wyznaczyć miejsca, w których mogą wystąpić silne drgania 
rezonansowe. 
 

Obliczanie amplitud drgań wymuszonych stropu nie jest konieczne w przypadku: 

-  maszyn I i II kategorii dynamicznej, jeżeli na stropie nie będzie 

pracowników i zainstalowanych przyrządów I-III klasy wrażliwości na 

drgania, 

-  maszyn I kat. dyn. ustawionych na wibroizolacji, 
-  maszyn II kat. dyn. ustawionych na wibroizolacji o przepuszczalności T ≤ 

0,07, 

-  sporadycznych impulsów lub uderzeń (np. upadek ciężaru), 

background image

 
Przy sprawdzaniu stanu granicznego nośności można nie uwzględniać obciążeń 

dynamicznych pochodzących od: 

-  maszyn I i II kat. dyn. na wibroizolacji, 
-  maszyn II kat. dyn. o małej, średniej lub dużej prędkości ruchu, 
-  wszystkich maszyn, gdy amplituda drgań pionowych stropu nie przekracza 

0,05mm.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

77. Zadania wibroizolacji fundamentów pod maszyny. Wibroizolacja czynna a 
bierna. 
 

Stosowanie wibroizolacji do fundamentów pod maszyny ma na celu: 
- ochronę otoczenia przed drganiami wytwarzanymi przez maszynę ( wibroizolacja czynna)  
- ochronę wrażliwych urządzeń przed drganiami przenoszonymi przez podłoże pomieszczenia, w 
którym te urządzenia będą usytuowane ( wibroizolacja bierna) 

 

Wibroizolacja czynna – ma zmniejszać skutki działania sił wzbudzających, powstających podczas 
pracy maszyny, przekazując je na podłoże gruntowe lub konstrukcję wsporczą w postaci odpowiednio 
ograniczonych sił zakłócających. Wibroizolacja pozwala utworzyć układ zbliżony do warunków ciała 
zawieszonego w przestrzeni, podpartego w środku ciężkości. 
Wibroizolacja bierna – ma zmniejszyć wpływ drgań podłoża gruntowego lub konstrukcji wsporczej, 
przekazując na maszynę drgania wymuszające o odpowiednio ograniczonej amplitudzie. W 
przypadku WB należy dążyć do stworzenia układu zbliżonego do idealnego stanu bryły swobodnie 
zawieszonej w przestrzeni. 
Podstawowe wymagania dla WB – uzyskać niską częstość drgań własnych układu izolowanego w 
porównaniu z częstością drgań wzbudzających podłoża lub konstrukcji wsporczej. 

 

Wibroizolacja może być również stosowana w niektórych przypadkach fundamentów pod maszyny, 
których bezpośrednie posadowienie na gruncie wywoływałoby stan rezonansu, powodujący 
przekroczenie dopuszczalnych amplitud drgań fundamentu i wymagający powiększenia fundamentu 
(na co nie pozwala brak miejsca w pomieszczeniu). Może być stosowana w przypadkach, gdy chodzi 
o umożliwienie zakończenia robót stanu zerowego, a brak danych o instalowanych maszynach 
uniemożliwia równoczesne wykonanie fundamentów posadowionych bezpośrednio. 
 
Projekt wibroizolacji powinien obejmować: