8.3. Регулирование параметров колебаний при реконструкции фундаментов под машины (ч. 2)
При проектировании усиления ширину присоединенной плиты b из конструктивных соображений следует назначать равной размеру стороны фундамента b1, к которой плита примыкает. Толщину h1 плиты назначают равной 0,4—0,8 м в зависимости от мощности машины и размеров фундамента. Для снижения амплитуды вынужденных колебаний верхней грани фундамента в n раз (n > 1) длина присоединенной плиты l при шарнирно-подвижном сочленении ее с фундаментом определяется из уравнения
где Сnх — коэффициент упругого равномерного сдвига грунта основания плиты; величины A и В и f находятся по следующим формулам:
;;
при ,
где Kx и Kφ — коэффициенты жесткости основания по СНиП [99]; k = 1,2 — при расположении плиты выше и ниже центра масс установки; F = l1b1 — площадь подошвы фундамента; l2 = (0,3÷0,5) — расстояние от плиты до фундамента; h, h1, h2, h3 — расстояние от центра тяжести соответственно установки до подошвы фундамента, линии действия горизонтальной силы, оси узла сочленения фундамента с плитой и верхней грани фундамента.
Длина присоединенной плиты при упругой связи определяется из уравнения
где — коэффициент жесткости связи между фундаментом и присоединенной плитой.
При K1 ≥ 20Kх можно пользоваться формулой (8.1) для определения длины плиты при шарнирно-подвижной связи.
При осуществлении жесткого или шарнирно-неподвижного сочленения плит с фундаментом длина присоединенной плиты вычисляется как положительный корень уравнения четвертой степени по отношению к l по формулам, приведенным в работе [112, с. 35—41]. Решение уравнения рекомендуется производить с использованием ЭВМ по стандартным программам решения алгебраических уравнений.
При проектировании усиления фундамента необходимо учитывать, что присоединение плит оказывает тем больший эффект, чем жестче основание под ними, больше жесткость их связи с фундаментом и выше расположение их по отношению к центру масс установки. Поэтому в проект усиления нужно включать требования по обеспечению необходимых значений коэффициента упругого равномерного сдвига грунта основания плиты или модуля деформации грунта обратной засыпки, являющейся основанием плиты. При необходимости подавления вертикальных колебаний фундамента присоединенные плиты целесообразнее размещать с двух сторон от него, так как при этом влияние плит одинаковой площади более интенсивно, чем при одностороннем расположении.
Экспериментальные исследования подтвердили достоверность предложенных расчетных зависимостей, а промышленное внедрение присоединенных плит для гашения горизонтальных колебаний массивных фундаментов под машины на ряде ГРЭС Украины и Урала показало достаточную надежность их конструкции.
Рассмотрим один из характерных случаев применения дополнительных плит. В здании главного корпуса одной из ГРЭС на Урале в результате повышенных вибраций строительных конструкций появились трещины в наружных стенах и углах здания, а также во внутренних перегородках. При измерении колебаний было установлено наличие повышенного вибрационного фона во всем многопролетном здании, резонансных явлений отдельных строительных конструкций или их элементов, а также значительных колебаний массивных фундаментов под молотковые дробилки и повышенных в 7—8 раз по сравнению с допускаемыми виброскоростей перекрытий в бытовых и служебных помещениях. Амплитуда горизонтальных колебаний верхнего обреза фундаментов молотковых дробилок достигала в направлении, перпендикулярном вращению барабана, 0,75 мм, превышая допустимое значение более чем в 6 раз, даже с учетом групповой установки.
Анализ записей колебаний показал, что вибрации несущих и ограждающих конструкций здания главного корпуса происходят с частотой, равной частоте вынужденных колебаний фундаментов дробилок (12,5 Гц), частота собственных колебаний этих фундаментов составляла 123 Гц. Таким образом, фундаменты молотковых дробилок работали в зоне, близкой к резонансной, и для уменьшения колебаний необходимо было вывести их из этой зоны.
Для отстройки частоты собственных колебаний фундаментов было рекомендовано выполнить шарнирное присоединение к ним дополнительных плит, расположенных на поверхности грунта. Схема выполненного усиления показана на рис. 8.15. Площадь плит-гасителей была определена по расчету и составила 12 м2 при их толщине 0,5 м. Плиты присоединяли к фундаменту с двух сторон, параллельных оси барабана мельницы. В результате собственная частота колебаний системы повысилась до 16 Гц, а амплитуда колебаний фундаментов уменьшилась в 10 раз. Это привело к снижению вибраций всех строительных конструкций зданий и уменьшению виброскорости на рабочих местах до допустимых пределов.