Wzmocnienia
Wzmocnienia
fundamentów
fundamentów
obciążonych
obciążonych
dynamicznie
dynamicznie
Wykonał:
Wykonał:
Paweł Kocan
Paweł Kocan
Wzmocnienia
Wzmocnienia
fundamentów
fundamentów
obciążonych
obciążonych
dynamicznie
dynamicznie
Wykonał:
Wykonał:
Paweł Kocan
Paweł Kocan
Przykłady
Przykłady
Przykład1.
Przykład1.
Na rysunku 2-37 pokazano fundament blokowy pod sprężarkę
Na rysunku 2-37 pokazano fundament blokowy pod sprężarkę
tłokową przed i po wzmocnieniu.
tłokową przed i po wzmocnieniu.
Wzmocnienie wykonano obudowując dolną część fundamentu
Wzmocnienie wykonano obudowując dolną część fundamentu
obejmą żelbetową. Drgania fundamentu przed wzmocnieniem
obejmą żelbetową. Drgania fundamentu przed wzmocnieniem
max Ax
max Ax
—
—
0,50 mm, po wzmocnieniu max Ax = 0,045 mm;
0,50 mm, po wzmocnieniu max Ax = 0,045 mm;
zmniejszyły się 10-krotnie.
zmniejszyły się 10-krotnie.
Przed wzmocnieniem
Przed wzmocnieniem
Ax max = 050mm
Ax max = 050mm
Po wzmocnieniu
Po wzmocnieniu
Ax max = 0,045 mm
Ax max = 0,045 mm
Rys. 2-37
Przykład 2.
Przykład 2.
Wzmocnienie fundamentu blokowego w wyniku
Wzmocnienie fundamentu blokowego w wyniku
wprowadzenia pali żelbetowych (w zasadzie daje się jeden
wprowadzenia pali żelbetowych (w zasadzie daje się jeden
lub dwa rzędy pali). Po skuciu betonu w dolnej części
lub dwa rzędy pali). Po skuciu betonu w dolnej części
fundamentu istniejące zbrojenie łączy się ze zbrojeniem
fundamentu istniejące zbrojenie łączy się ze zbrojeniem
obejmy. Po wykonaniu zabiegów, jakie stosuje się przy
obejmy. Po wykonaniu zabiegów, jakie stosuje się przy
łączeniu starego betonu z nowym, obetonowuje się istniejący
łączeniu starego betonu z nowym, obetonowuje się istniejący
fundament w celu zmonolicenia go. Częste polewanie wodą
fundament w celu zmonolicenia go. Częste polewanie wodą
ochroni beton obejmy przed rysami skurczowymi (Rys. 2-38)
ochroni beton obejmy przed rysami skurczowymi (Rys. 2-38)
Wzmocnienie fundamentu blokowego wskutek wprowadzenia pali żelbetowych:
Wzmocnienie fundamentu blokowego wskutek wprowadzenia pali żelbetowych:
a)
a)
fundament przed wzmocnieniem,
fundament przed wzmocnieniem,
b)
b)
fundament po wzmocnieniu
fundament po wzmocnieniu
Rys. 2-38
Wspornik fundamentu turbogeneratora:
Wspornik fundamentu turbogeneratora:
a) przed wzmocnieniem,b) po wzmocnieniu
a) przed wzmocnieniem,b) po wzmocnieniu
Przykład 3.
Przykład 3.
Zmiana ciężaru wspornika fundamentu ramowego podlegające go
Zmiana ciężaru wspornika fundamentu ramowego podlegające go
obciążeniom dynamicznym.
obciążeniom dynamicznym.
-
-
Konieczność częściowej zmiany konstrukcji lub wzmocnienia występuje,
Konieczność częściowej zmiany konstrukcji lub wzmocnienia występuje,
gdy np. wspornik, wystający poza obrys fundamentu, podlega
gdy np. wspornik, wystający poza obrys fundamentu, podlega
zwiększonym drganiom. Ma to miejsce przy fundamentach maszyn
zwiększonym drganiom. Ma to miejsce przy fundamentach maszyn
wysokoobrotowych, gdy drgania wspornika nakładają się na drgania
wysokoobrotowych, gdy drgania wspornika nakładają się na drgania
maszyny, doprowadzając do rezonansu. Wyeliminować to zjawisko
maszyny, doprowadzając do rezonansu. Wyeliminować to zjawisko
można, dociążając wspornik dodatkowo lub zwiększając jego sztywność.
można, dociążając wspornik dodatkowo lub zwiększając jego sztywność.
-
-
Fundament generatora turbinowego o 3000 obr./min wykazuje
Fundament generatora turbinowego o 3000 obr./min wykazuje
nieznaczne drgania, natomiast wspornik w trakcie rozruchu i
nieznaczne drgania, natomiast wspornik w trakcie rozruchu i
zatrzymania maszyny podlega drganiom od 40 do 110
zatrzymania maszyny podlega drganiom od 40 do 110
µ
µ
,
,
których
których
częstość jest bliska rezonansu (Rys 2-39a)
częstość jest bliska rezonansu (Rys 2-39a)
Rys. 2-39
Na podstawie pomiarów ustalono, że współczynnik
Na podstawie pomiarów ustalono, że współczynnik
tłumienia
tłumienia
φ
φ
= 0,8. W tej sytuacji należało zmienić ciężar
= 0,8. W tej sytuacji należało zmienić ciężar
układu, aby wyprowadzić wspornik ze stanu rezonansu.
układu, aby wyprowadzić wspornik ze stanu rezonansu.
W celu zapewnienia normalnej pracy wspornika należało
W celu zapewnienia normalnej pracy wspornika należało
5-krotnie zmniejszyć drgania. Po dodaniu dodatkowego
5-krotnie zmniejszyć drgania. Po dodaniu dodatkowego
ciężaru współczynnik narastania drgań
ciężaru współczynnik narastania drgań
a drgania oddalą się od strefy rezonansu i przy
a drgania oddalą się od strefy rezonansu i przy
obliczaniu częstości drgań wła snych układu (nz)
obliczaniu częstości drgań wła snych układu (nz)
tłumienia można nie uwzględniać. Do wyznaczenia
tłumienia można nie uwzględniać. Do wyznaczenia
nz korzystamy ze wzoru
nz korzystamy ze wzoru
gdzie
gdzie
n0
n0
— liczba obrotów maszyny na min.
— liczba obrotów maszyny na min.
Po podstawieniu a0 = 3000 obr./min i
Po podstawieniu a0 = 3000 obr./min i
rozwiązaniu równania otrzymamy:
rozwiązaniu równania otrzymamy:
nA -
nA -
2300 drg./min,
2300 drg./min,
nz2 =
nz2 =
4900 drg./min.
4900 drg./min.
gdzie:
gdzie:
m
m
— sprowadzony ciężar
— sprowadzony ciężar
przebudowywanego wspornika,
przebudowywanego wspornika,
Am
Am
— szukana wielkość dodatkowego ciężaru.
— szukana wielkość dodatkowego ciężaru.
Dla wspornika długości 1,0 m
Dla wspornika długości 1,0 m
Zmniejszając ciężar przy stałej sztywności, można zwiększyć
Zmniejszając ciężar przy stałej sztywności, można zwiększyć
częstość drgań własnych układu. Nie ma to jednak sensu,
częstość drgań własnych układu. Nie ma to jednak sensu,
dlatego drugą liczbę należy odrzucić. Z dostateczną
dlatego drugą liczbę należy odrzucić. Z dostateczną
dokładnością dla celów praktycznych można przyjąć
dokładnością dla celów praktycznych można przyjąć
Takie zwiększenie sprowadzonego ciężaru na początku
wspornika zapew ni belka żelbetowa o wymiarach przekroju
200x200 mm, jak pokazano na rys. 2-39b. Tak więc
Zmniejszenie drgań osiągnięto bez wstrzymywania pracy maszyny.
Przykład 4.
Przykład 4.
Fundament agregatu turbinowego o prędkości obrotowej
Fundament agregatu turbinowego o prędkości obrotowej
3000 obr./min ma belki wspornikowe utrzymujące elementy
3000 obr./min ma belki wspornikowe utrzymujące elementy
rozruchowe (rys. 2-40a).
rozruchowe (rys. 2-40a).
Po wykonaniu pomiarów okazało się, że maksymalne
Po wykonaniu pomiarów okazało się, że maksymalne
amplitudy wynoszą 25µ. Niższa częstość drgań własnych
amplitudy wynoszą 25µ. Niższa częstość drgań własnych
belek była o 20% wyższa niż liczba ob rotów agregatu.
belek była o 20% wyższa niż liczba ob rotów agregatu.
Rys. 2-40.
Zwiększenie sztywności
wspornika fundamentu
dodatkowymi
zastrzałami:
a) przed wzmocnieniem,
b) b) po wzmocnieniu;
zastrzały
Ze względów technologicznych przyłożenie dodatkowego
Ze względów technologicznych przyłożenie dodatkowego
ciężaru było utrudnione. Wobec tego zwiększono sztywność
ciężaru było utrudnione. Wobec tego zwiększono sztywność
układu, wykonując dodatkowe zastrzały (rys. 2-40b). Po
układu, wykonując dodatkowe zastrzały (rys. 2-40b). Po
przebudowie — drgania wsporników znacznie się
przebudowie — drgania wsporników znacznie się
zmniejszyły.
zmniejszyły.
Przykład 5.
Przykład 5.
W czasie eksploatacji poziomej sprężarki tłokowej nastąpiło
W czasie eksploatacji poziomej sprężarki tłokowej nastąpiło
pionowe pęknięcie fundamentu, na którym była posadowiona
pionowe pęknięcie fundamentu, na którym była posadowiona
maszyna.
maszyna.
Fundament wzmocniono przy użyciu stalowej obejmy (rys. 2-
Fundament wzmocniono przy użyciu stalowej obejmy (rys. 2-
41) składa jącej się z dwóch ceowników NP 300 z nakładkami i
41) składa jącej się z dwóch ceowników NP 300 z nakładkami i
żebrami usztywniającymi. Tak wykonane poprzeczne oparcia
żebrami usztywniającymi. Tak wykonane poprzeczne oparcia
oporowe ściągnięto wstępnie naprężo nymi ośmioma prętami
oporowe ściągnięto wstępnie naprężo nymi ośmioma prętami
0 40 mm ze stali A-III. Do prętów dospawano nacię te części z
0 40 mm ze stali A-III. Do prętów dospawano nacię te części z
wysokowytrzymałej stali. Między nakładkami umieszczono
wysokowytrzymałej stali. Między nakładkami umieszczono
nakrętki kontrolne. Naciąg wykonano dźwignikami.
nakrętki kontrolne. Naciąg wykonano dźwignikami.
Rys. 2-41.
Wzmocnienie
fundamentu pod
sprężarkę stalową
obejmą:
1 - fundament, 2 - rysy,
3 - pręty sprężające,
4 - rama oporowa (2
[300), 5 - nakrętka, 6 -
nakrętka kontrolna, 7 -
nakładka
Przykład 6.
Przykład 6.
W celu zmniejszenia poziomych amplitud drgań dwóch piono
W celu zmniejszenia poziomych amplitud drgań dwóch piono
wych sprężarek ustawionych w jednym szeregu na odrębnych
wych sprężarek ustawionych w jednym szeregu na odrębnych
żelbetowych monolitycznych fundamentach (rys. 2-42) należało
żelbetowych monolitycznych fundamentach (rys. 2-42) należało
zwiększyć sztywność pod łoża gruntowego. Na podstawie
zwiększyć sztywność pod łoża gruntowego. Na podstawie
wstępnie zmierzonych drgań fundamentów i sporządzonych
wstępnie zmierzonych drgań fundamentów i sporządzonych
obliczeń ustalono wymiary obejmy żelbetowej, którą zloka
obliczeń ustalono wymiary obejmy żelbetowej, którą zloka
lizowano na rzędnej posadowienia obu fundamentów. Zbrojenie
lizowano na rzędnej posadowienia obu fundamentów. Zbrojenie
obejmy (na obwodzie) wykonano z prętów 0 20 mm, ze stali A-II,
obejmy (na obwodzie) wykonano z prętów 0 20 mm, ze stali A-II,
w rozstawie co 250 mm, ze strzemionami 0 10 mm. Użyto
w rozstawie co 250 mm, ze strzemionami 0 10 mm. Użyto
betonu B 30. Dzięki konstrukcji wzmacniającej uzyskano 4,5-
betonu B 30. Dzięki konstrukcji wzmacniającej uzyskano 4,5-
krotne zmniejszenie drgań fundamentów w kierunku poziomym.
krotne zmniejszenie drgań fundamentów w kierunku poziomym.
Rys. 2-42.
Połączenie obejmą żelbetową
odrębnych fundamentów
pionowych sprężarek w
monolityczny blok: 1 — sprężarki,
2 — fundamenty, 3 — obejma
(wymiary w mm)
Przykład 7.
Przykład 7.
W zakładzie przemysłowym na oddzielnych żelbetowych funda
W zakładzie przemysłowym na oddzielnych żelbetowych funda
mentach objętości 800 m3 każdy ustawiono siedem sprężarek.
mentach objętości 800 m3 każdy ustawiono siedem sprężarek.
Wobec koniecz ności ułożenia znacznej ilości mieszanki betonowej
Wobec koniecz ności ułożenia znacznej ilości mieszanki betonowej
nie można było wykonać fundamentów bez przerw w
nie można było wykonać fundamentów bez przerw w
betonowaniu. Po dziesięciu latach eksploatacji pojawiły się
betonowaniu. Po dziesięciu latach eksploatacji pojawiły się
pierwsze pionowe spękania w płycie górnej i poprzeczne w
pierwsze pionowe spękania w płycie górnej i poprzeczne w
ścianach. W następnych latach coraz bardziej zwiększała się
ścianach. W następnych latach coraz bardziej zwiększała się
rozwartość rys na ob wodzie ścian i pod górną płytą,
rozwartość rys na ob wodzie ścian i pod górną płytą,
doprowadzając do oddzielenia płyty górnej od pozostałej części
doprowadzając do oddzielenia płyty górnej od pozostałej części
fundamentu. Ustalono, że amplituda drgań osiągała 1,5 mm (rys.
fundamentu. Ustalono, że amplituda drgań osiągała 1,5 mm (rys.
2-43).
2-43).
Rys. 2-43.
Wzmocnienie fundamentu pod
sprężarki przy użyciu kleju
epoksydowego: a, b, d)
przekroje, c) rzut poziomy; 1 —
płyta górna, 2 — ściana
fundamentu, 3 — płyta dolna, 4
— spękania, 5 — otwory w
ścianach na pręty łączone
klejem (wymiary w mm)
Fundament wzmocniono przy użyciu kleju
Fundament wzmocniono przy użyciu kleju
epoksydowego. W osiach spękań po obu stronach
epoksydowego. W osiach spękań po obu stronach
ścian, w rozstawie szachowym co 300-600 mm,
ścian, w rozstawie szachowym co 300-600 mm,
nawiercono otwory średnicy 40 mm na głębokość
nawiercono otwory średnicy 40 mm na głębokość
500 mm. W otwory wprowadzano klej epoksydowy
500 mm. W otwory wprowadzano klej epoksydowy
o gęstej konsystencji i wbijano stalowe wkładki o
o gęstej konsystencji i wbijano stalowe wkładki o
zmiennym przekroju (rys. 2-43d), zapewniające
zmiennym przekroju (rys. 2-43d), zapewniające
lepsze łączenie z klejem. Tam, gdzie spękania
lepsze łączenie z klejem. Tam, gdzie spękania
przechodziły przez górną płytę, wkładki
przechodziły przez górną płytę, wkładki
wprowadzano ukośnie, pod kątem 30° przez
wprowadzano ukośnie, pod kątem 30° przez
szczeliny. Po wzmocnieniu drgania fundamentu
szczeliny. Po wzmocnieniu drgania fundamentu
wynosiły 0,10 - 0,12 mm.
wynosiły 0,10 - 0,12 mm.