8.3. Регулирование параметров колебаний при реконструкции фундаментов под машины (ч. 1)

В отдельных случаях для уменьшения колебаний фундаментов машин или снижения уровня вибраций строительных конструкций зданий переустройство фундамента целесообразно выполнять с применением специальных мероприятий, направленных на изменение параметров его колебаний. Наряду с необходимостью уменьшения амплитуды колебаний часто возникает потребность отстройки частоты собственных колебаний фундамента от рабочей частоты колебаний машины или от частоты колебаний строительных конструкций.

Наибольшее применение для указанных целей получил способ, предложенный Н.П. Павлюком и А.Д. Кондиным, заключающийся в том, что к фундаменту присоединяется бетонная или железобетонная плита, расположенная на верхнем слое грунта [103]. При этом присоединенная плита может быть очень жесткой и конечной жесткости, а сочленение ее с фундаментом жестким, шарнирно неподвижным, шарнирно подвижным и упругим.

Выполненные исследования [112, с. 35—41; 113; 114, с. 346—347] показали, что присоединение плит массой 5—10 % массы фундамента позволяет существенно снизить его колебания, в то время как увеличение массы самого фундамента на указанную величину практически не сказывается на изменении амплитуды колебаний. Эффективность применения плит для подавления вертикальных колебаний на порядок ниже эффективности их применения для снижения уровня горизонтальных и вращательных колебаний. Наибольшее гашение вибраций способом присоединения плит к фундаменту достигается при жесткой заделке и наименьшее — при шарнирно неподвижной и шарнирно подвижной. Чем выше по отношению к центру фундамента расположены плиты, тем существеннее их влияние на снижение амплитуд колебаний в зоне низких частот. Влияние гибкости в резонансных зонах существенно для вертикальных колебаний и несущественно для горизонтальных.

Увеличение площади плит или жесткости их основания (уплотнение, замена грунта, применение свай и т.п.) способствует одновременному повышению всех резонансных частот системы фундамент—присоединенные плиты. Наибольшая отстройка резонансных частот достигается при жестком сочленении плиты с фундаментом. Изменение массы плиты для отстройки резонансов сказывается незначительно. Присоединение плит, как правило, приводит к повышению собственных частот колебаний фундамента. Вследствие увеличения высоты расположения плит относительно подошвы фундамента можно повысить собственную частоту горизонтальных колебаний системы.

Присоединение плит приводит также к появлению новых резонансов системы, однако они лежат существенно выше резонансов одиночного фундамента. При динамическом расчете системы фундамент — плиты последние можно считать жесткими и не учитывать демпфирование.

Наиболее рационально присоединенные плиты использовать для уменьшения вибраций фундаментов под машины, создающие горизонтальные низкочастотные динамические нагрузки [100]. Несмотря на высокую эффективность жесткого сочленения, практическое осуществление его затруднительно. Кроме того, жесткое сочленение можно использовать только в плотных грунтах, где разность осадок фундамента и присоединенных плит несущественна. Поэтому к применению рекомендуются шарнирные соединения. Упругую связь целесообразно использовать только в тех случаях, когда устройство шарнирного сочленения по тем или иным причинам невозможно. В обоих случаях присоединенные плиты следует располагать выше центра тяжести установки (фундамент и машина).

Конструктивные схемы узлов сочленения присоединенной плиты и фундамента показаны на рис. 8.14. Жесткое соединение (рис. 8.14, а) может быть выполнено путем сварки выпусков арматуры плиты и фундамента с последующим омоноличиванием стыкового участка. Для лучшего сцепления с бетоном внутреннюю поверхность плит следует изготовлять шероховатой, для чего длинной рейкой нарезают неглубокие (3—5 мм) борозды. Шарнирные (рис. 8.14, б) и шарнирно-подвижные (рис. 8.14, в) соединения осуществляются с помощью закладных деталей, к которым приваривают металлические листы, соединенные между собой стальным стержнем из высокопрочной стали. Для предохранения от коррозии эти соединения после выполнения рекомендуется заасфальтировать.