8.1. Особенности обследования фундаментов и оснований при динамических нагрузках (ч. 3)
Опытное определение динамических характеристик грунтового основания реконструируемых или усиливаемых фундаментов действующих машин производят по результатам испытаний этих фундаментов на свободные (для машин с импульсными нагрузками) или вынужденные (для машин с периодическими нагрузками) колебания. При этом численные значения упругих и демпфирующих характеристик грунта вычисляют по известным формулам [102, 103, 104].
При изменении технологии производства, когда в реконструируемом цехе будут устраиваться новые фундаменты под машины с динамическими нагрузками, динамические свойства грунтового основания следует определять непосредственно на отметке подошвы фундамента с помощью специальных опытных фундаментов (штампов) различной конструкции. Наиболее приемлемыми для динамических исследований грунта в основании фундаментов машин с периодическими нагрузками можно считать инвентарные виброштампы конструкции Ленинградского Промстройпроекта, Донецкого ПромстройНИИпроекта или НИИ оснований и подземных сооружений [34, 105], а также штамп, предложенный О.А. Савиновым [106, 34].
Жесткостные и демпфирующие характеристики грунтового основания определяют по результатам испытаний опытного фундамента (виброштампа) при возбуждении специальным вибратором вынужденных колебаний его с различной частотой и регистрацией соответствующих значений амплитуды. Динамические свойства оснований фундаментов под машины с импульсными нагрузками определяют по записям свободных колебаний опытного фундамента возбуждаемых ударов. Параметры колебаний опытных фундаментов при динамических испытаниях грунтов измеряют виброизмерительной аппаратурой, описанной ранее. Методика проведения испытаний и обработки полученных опытных данных при определении упругих и демпфирующих характеристик естественного основания по результатам экспериментов изложена в Руководстве по проектированию фундаментов машин с динамическими: нагрузками [101]. Если основание представлено сравнительно однородными грунтами, то динамические испытания их с помощью опытных штампов допускается производить за пределами реконструируемого цеха.
В случае невозможности проведения динамических испытаний грунтов их упругие и демпфирующие характеристики определяют расчетом в соответствии с рекомендациями СНиП II-19-79. При этом для вычисления основной упругой характеристики основания Сz в качестве исходной величины используют значение модуля деформации грунта Е, установленное экспериментальным путем (см. гл. 2).
Недопустимые осадки фундаментов под влиянием динамического нагружения от машин наблюдаются довольно редко. Однако выявление возможности возникновения таких осадок при реконструкции или усилении фундаментов под машины является в отдельных случаях необходимым. Иногда динамические осадки могут вызвать недопустимые деформации и даже разрушение несущих и особенно ограждающих конструкций цехов, в которых расположены фундаменты машин [7, 102, 103, 107], а также привести к ухудшению работу технологического оборудования, поскольку для них характерна неравномерность.
Возможность проявления дополнительных динамических осадок в рыхлых и средней плотности песчаных грунтах определяется их влажностью и составом. Так, в неводонасыщенных песках дополнительная динамическая осадка возможна, когда природная степень плотности песка D меньше максимальной степени плотности его D0 для данного сложения. В водонасыщенных песках такие осадки могут проявляться, если ускорение колебаний основания W превосходит критическое значение Wкр. В глинистых грунтах дополнительные динамические осадки в большинстве случаев не проявляются. Это связано с тем, что фундаменты под машины имеют значительные размеры подошвы при среднем статическом давлении рср на основание, составляющем 0,2—0,5 и реже 0,6—0,8 величины расчетного давления R. Однако в случае когда рср близко к R, в пластичных глинистых грунтах даже небольшая динамическая нагрузка может вызвать значительные незатухающие осадки. Возможность проявления такой осадки выявляется по рекомендациям О.А. Савинова [103, с. 59—76]. Практически возникновения дополнительных динамических осадок следует опасаться лишь для фундаментов ударных машин и фундаментов под наиболее неуравновешенные высокочастотные машины.
При реконструкции фундамента под машину, особенно при увеличении динамической нагрузки, следует учитывать влияние распространяющихся от этого фундамента вибраций на фундаменты зданий. Оценка возможности возникновения динамических осадок и их характера может быть произведена по рекомендациям О.А. Савинова [103, с. 77—79].