8.2. Увеличение массы и жесткости фундаментов при их усилении (ч. 1)
Основной причиной переустройства фундаментов под машины с динамическими нагрузками является их повышенная вибрация. Поэтому применяемые способы усилений фундаментов машин и их оснований во многом аналогичны способам, используемым для снижения уровня колебаний [102, 103, 108 и др.]. Эти способы являются в основном конструктивными и включают в себя: увеличение массы фундамента или отдельных частей его; повышение жесткости фундамента, отдельных элементов его, а также грунтового основания; увеличение общей жесткости системы машина — фундамент вследствие более надежного крепления машины к фундаменту. Повышенные вибрации фундаментов приводят не только к нарушению нормальной работы машин, но и к разрушению самих фундаментов в результате образования в них трещин и даже расчленения их на отдельные конгломераты.
Следует отметить, что увеличение массы фундамента существенно влияет на уменьшение амплитуды его колебаний лишь тогда, когда дополнительная масса составляет 50—80 % основной. Особенно малоэффективно увеличение только массы фундамента (без увеличения площади подошвы его) для низкочастотных машин, поскольку при увеличении массы фундамента частота его собственных колебаний снижается и приближается к частоте вынужденных колебаний, что вызывает опасность возникновения резонанса. Более эффективным для фундаментов низкочастотных машин является повышение жесткости основания путем увеличения площади подошвы фундамента с одновременным увеличением его массы, так как при этом повышается частота собственных колебаний фундамента, удаляясь от рабочей частоты колебаний машины. Для фундаментов высокочастотных машин увеличение массы фундамента без изменения площади подошвы его может оказаться целесообразным для снижения уровня вибраций фундамента и прекращения деформаций, вызванных повышенными колебаниями.
Наиболее действенным способом восстановления целостности разрушенных фундаментов машин, а также увеличения жесткости основания фундамента путем уширения его подошвы с одновременным увеличением его массы является устройство жестких обойм (бандажей, поясов, рубашек), охватывающих либо весь фундамент, либо отдельные его части. При этом обеспечивается не только увеличение сечения фундамента и передача нагрузок на новую часть его, но и соединение деформированного фундамента в единое целое.
В случае применения железобетонных обойм, наиболее широко используемых при усилении, по периметру обоймы вследствие усадки бетона при твердении происходит обжатие поврежденных частей фундамента, что способствует надежному соединению бетона фундамента и бетона усиления в единую конструкцию [109]. Следует, однако, иметь в виду, что обжатие достигается только тогда, когда твердение всего бетона обоймы происходит одновременно. Поэтому вертикальные рабочие швы бетонирования по периметру обоймы должны быть исключены. Допускается устройство только горизонтальных швов бетонирования по высоте обоймы. Для ускорения твердения бетона обоймы необходимо применять быстротвердеющие цементы и пуццолановый портландцемент, а также вводить в состав бетона пластифицирующие добавки и ускорители твердения. Наряду с этим при устройстве железобетонной обоймы следует предусматривать мероприятия, направленные против образования усадочных трещин. Армирование обойм рекомендуется выполнять [109] рабочими стержнями диаметром 12—20 мм из стали класса А-II, расположенными через 150—200 мм, а также хомутами по общим правилам [99], но из арматуры периодического профиля. Порядок и технология работ по устройству железобетонных устройств для фундаментов под машины аналогичны описанным ранее для фундаментов под статические нагрузки.
В тех случаях, когда фундамент имеет трещины в направлении, перпендикулярном линии действия динамической силы (например, вертикальные трещины при горизонтальной динамической нагрузке), возможно применение металлической обоймы, состоящей из упорных рам и стягивающих их стержней. При этом фундаменты должны иметь простую конфигурацию в плане. Натяжением стержней создают усилия, превышающие те, которые вызывают раскрытие трещин [109].