Zasady projektowania i
Zasady projektowania i
kształtowania fundamentów
kształtowania fundamentów
pod maszyny
pod maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Opracowała:
Aleksandra Zaręba
Zasady projektowania i
Zasady projektowania i
kształtowania fundamentów
kształtowania fundamentów
pod maszyny
pod maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Opracowała:
Aleksandra Zaręba
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny o działaniu udarowym
maszyny o działaniu udarowym
Przykładem maszyn o działaniu udarowym są
młoty:
Rys. 1 Fundament pod młot
Zasadnicze wymagania stawiane
Zasadnicze wymagania stawiane
fundamentom pod młoty:
fundamentom pod młoty:
1) Ograniczenie amplitudy drgań
do wielkości dopuszczalnej
2) Niedopuszczenie do nadmiernego
lub nierównomiernego osiadania fundamentu
3) Uzyskanie dostatecznej wytrzymałości bloku
fundamentowego
Projektowanie fundamentów pod maszyny
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Charakterystyczne siły wzbudzające:
pojedynczy
impuls
seria impulsów
(z uwzględnieniem wpływu
zmęczenia)
Rys. 2 Wykres impulsu krótkotrwałego
Obciążenie traktujemy jako impulsowe, jeżeli czas
trwania impulsu τ spełnia warunek:
T
1
- okres podstawowych drgań własnych konstrukcji,
na którą działa impuls
τ –czas trwania impulsu
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Jeżeli czas trwania impulsu nie spełnia tego warunku to
obliczenie konstrukcji sprowadza się do jej statycznego
obliczenia na działanie zastępczego obciążenia, które z
pewnym zapasem można przyjmować wg tab.1
Tab.1 Postać impulsu wraz z odpowiadającą mu siłą
zastępczą
gdzie:
m – masa części spadających [Mg]
V – prędkość bijaka w chwili uderzenia [m/s]
k – współczynnik uderzenia/kucia
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Tab.2 Wartość współczynnika uderzenia (kucia) k w zależności od
obróbki stali)
Tab.3 Prędkość części spadających młota w chwili uderzenia
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Projektowanie fundamentów pod maszyny
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Schemat obliczeniowy
Rys. 2 Schemat obliczeniowy fundamentu pod młot
1 – bijak z górną matrycą, 2 – odkuwka, 3 - kowadło, 4 – podkładka pod
kowadło,
5 – blok fundamentowy, 6 – sprężyste podłoże (wibroizolacja), 7 – skrzynia
osłaniająca, 8 - grunt
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Układ o dwóch stopniach swobody
Rys. 3. Schemat obliczeniowy I
z
1
,z
2
,z
3
– przemieszczenie odpowiednio masy m
1
, m
2
, m
3
liczone od położenia równowagi
K
z3
– sztywność podkładki
K
z2
– sztywność podłoża gruntowego
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Równania ruchu drgań własnych pionowych:
częstość własna masy m
3
przy nieruchomej
masie m
2
częstość własna sztywno połączonych mas
m
2
i m
3
drgających na podłożu gruntowym
Rys. 4. Schemat obliczeniowy I
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Założeni
e:
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Odkształcenia statyczne
podłoża
– współczynniki dynamiczne
Podkładka pod
kowadłem:
Podłoże pod fundamentem:
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Rys. 4. Układ w postaci jednej bryły sztywnej
zastępującej kowadło wraz z młotem i
fundament opartej na sprężystym podłożu
Rys. 5. Układ o jednym stopniu swobody
zastępujący kowadło oparte na sprężystej
podkładce przy nieruchomym bloku
fundamentowym
Układy o jednym stopniu
swobody
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Układ o jednym stopniu swobody
pod wpływem uderzenia
osiowego
Rys. 5. Schemat obliczeniowy
II
Częstość drgań własnych pionowych
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Amplituda drgań fundamentu posadowionego
na gruncie
Założenie:
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
o działaniu udarowym
Amplitudy dopuszczalne A
dop
określamy ze
względu na:
warunki
użytkowania
maszyny
zakłócenia
powodowane
w
otoczeniu przez
pracę maszyny
obiekty,
konstrukcje
budowlane
wrażliwe na
drgania
Zakres obliczeń:
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
o działaniu udarowym
Amplituda drgań kowadła
Rys. 6. Schemat obliczeniowy
II
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
o działaniu udarowym
Dynamiczny nacisk kowadła na podkładkę
podkowadełkową i fundament
Rys. 7. Schemat obciążenia
bloku fundamentowego
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
o działaniu udarowym
Nacisk fundamentu na podłoże
Wstawiając odpowiednio:
m
m
=0,4 i m
p
=0,7 ϒ
f
=1,1 i ϒ
f
=1,6
q
fn
– opór graniczny gruntu
Największy obliczeniowy nacisk na grunt:
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
o działaniu udarowym
Posadowienie fundamentu na wibroizolacji w
skrzyni osłaniającej
Amplituda drgań fundamentu
- zależy od rodzaju kucia
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
o działaniu udarowym
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Amplituda drgań kowadła
Nacisk dynamiczny na
podkładkę
Amplituda drgań skrzyni
osłaniającej
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Wstępne określenie wymiarów bloku
fundamentowego
Dobór wysokości bloku fundamentowego
zależy od:
a)Potrzebnego pola podstawy fundamentu
b)Potrzebnego ciężaru bloku
fundamentowego
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Dobór wysokości bloku fundamentowego w
zależności
od potrzebnego pola podstawy fundamentu
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Dobór wysokości bloku fundamentowego w
zależności
od potrzebnego ciężaru bloku fundamentowego
Tab.4 Minimalna grubość bloku pod
kowadłem
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Przebicie
Rys. 8. Schemat obciążenia
bloku fundamentowego
N
- siła uderzenia
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Sprawdzenie przyjętej grubości bloku pod
kowadłem na przebicie
Sprawdzenie przyjętej grubości bloku pod
kowadłem na przebicie (wzór ostateczny, po
wprowadzeniu współczynników)
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Wzór ten zawiera zapas pewności, który wystarcza na
pokrycie zmniejszonej wytrzymałości wskutek zmęczenia
materiałów
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Zbrojenie części podkowadełkowej wg Kisiela
Zbrojenie części podkowadełkowej wg DIN 4025
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Rys. 10 Wykres siły P
k
wg DIN 4025
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
Zbrojenie dolnej powierzchni bloku fundamentowego
Kształtowanie fundamentów pod
Kształtowanie fundamentów pod
maszyny
maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Zbrojenie minimalne:
Zbrojenie górnej części bloku pod kowadłem:
•
poziomo układane siatki o oczkach: 10x10 cm,
•
średnica prętów: 10÷12 mm,
Rys. 10. Zbrojenie podkowadłowej części fundamentu
Projektowanie fundamentów pod
Projektowanie fundamentów pod
maszyny o działaniu udarowym
maszyny o działaniu udarowym
Zbrojenie dolnej części bloku podstawy:
•
siatki o oczkach: 15÷20 cm,
•
średnica prętów: 16÷20 mm.
Zbrojenie ściany zagłębienia dla kowadła oraz
górnej płaszczyzny bloku:
•
siatka o oczkach: 15÷20 cm,
•
średnica prętów: 12÷16 mm.
Projektowanie fundamentów pod maszyny
Projektowanie fundamentów pod maszyny
o działaniu udarowym
o działaniu udarowym
Części bloku fundamentowego otaczające wnękę
dla kowadła:
•
rozstaw prętów pionowych: 20x20 cm,
•
średnica prętów: 12÷16 mm.
Zbrojenie powierzchniowe i przestrzenne można
stosować jak dla fundamentów blokowych pod
maszyny o działaniu nieudarowym.
Rys. 11 Przykład zbrojenia bloków fundamentowych dla młotów
matrycowych
Rys. 12 Przykład zbrojenia bloków fundamentowych dla młotów swobodnego
kucia
Bibliografia
Bibliografia
[1] PN-80/B-03040. Fundamenty i konstrukcje wsporcze pod
maszyny.
Obliczenia i projektowanie.
[2] Lipiński J.: Fundamenty pod maszyny, Arkady, Warszawa
1985.
[3] Materiały z wykładów: Budownictwo przemysłowe.
Dziękuję za uwagę.
Dziękuję za uwagę.