Как рассчитать фундамент под оборудование

В этой статье:

Как правильно рассчитать фундамент под частный дом? Расчёт опорной площади, размеров основания, арматуры и бетона

Расчет фундамента — это важнейший вопрос, с которого должно начинаться строительство. От правильности сооружения основания постройки в будущем будет зависеть ее долговечность, да и вообще безопасность проживания.

Полный расчет фундамента является достаточно сложной задачей, доступной только для специалистов, но упрощенный расчет дает возможность обеспечить необходимый уровень надежности.

В действующих нормативных документах изложены основные правила таких расчетов, что и следует учитывать при планировании частного строительства (смотрите: типы частных домов).

Принципы расчетов

Расчет фундамента строения включает определение таких важнейших параметров, как заглубление, площадь опоры на грунт, размеры основания. Он должен учитывать все определяющие факторы – геофизические характеристики грунта, климатические особенности, величины и направленность нагрузок, в том числе от веса всех элементов строения и самого фундамента.

Необходимые исходные данные следует брать у организаций, специализирующихся на геологических изысканиях, а также из проверенных источников.

Прежде чем приступить к строительству, необходимо определить потребность в бетоне, армирующих элементах и других материалах. Возведение фундамента нельзя останавливать на середине, а потому расчеты должны помочь правильно закупить нужное их количество.

Следует учитывать, что расчеты несколько различаются для разных типов фундаментов. Свои методики существуют для ленточных, столбчатых, плитных и свайных вариантов оснований. При отсутствии достоверных данных о состоянии грунта в месте закладки дома, придется проводить геологические исследования с привлечением специалистов.

Учет состояния грунта

Несущая способность грунта считается важнейшей характеристикой, определяющей тип и размеры фундамента. Она, прежде всего, зависит от его плотности и структуры. Оценить ее можно по сопротивлению нагрузкам – Rо, указывающей какая нагрузка на единицу площади допустима без его проседания (на поверхностном уровне). Выражается Rо в кг/см² и считается табличной, т.е. справочной, величиной.

Величина сопротивления зависит от пористости (плотности) почвы и ее увлажненности. В таблице ниже приведены значения этого показателя для наиболее типичных почв.

Значения сопротивления нагрузке для некоторых типов грунта:

Характер грунта	Коэффициентпористости	Ro ,кг/см²
Сухие	Влажные
Супеси	0,50,7	3,12,6	3,12,0
Суглинки	0,50,71,0	3,02,62,0	2,41,81,1
Глины	0,50,60,81,0	6,05,03,12,6	4,23,02,01,2

Достаточно высоким сопротивлением обладают гравийные и щебневые грунты – 4-5 и 4,4-6 кг/см², соответственно, в зависимости от глинистого или песчаного наполнения. Крупнозернистый песчаник имеет Rо 3,6-4,4 кг/см², песчаник средней зернистости – 2,6-3,4 кг/см², мелкозернистый песчаник – 2-3 кг/см² в зависимости от увлажненности.

С увеличением глубины залегания пласта меняется плотность грунта, а значит, и сопротивление нагрузкам. Его значение на разных глубинах (h) можно определить по формуле R=0,005R0(100+h/3).

При определении заглубления фундамента важную роль играют такие параметры состояния грунта:

Уровень расположения грунтовых вод. Фундамент не должен доходить до водного пласта. Этот параметр часто становится определяющим для выбора типа основания. В частности, при высоком расположении вод приходится возводить плитный фундамент.
Глубина зимнего промерзания грунта. Подошва фундамента должна располагаться на 30-50 см ниже уровня промерзания. Дело в том, что при замерзании грунт сильно вспучивается, что создает выталкивающую нагрузку на основание.
Уровень залегания высокопучинистых пластов. Фундаментную подошву нельзя упирать в такой грунт, а значит, его следует пройти насквозь.

Заглубление фундамента частного дома обычно не рассчитывается, т.к. требует использования сложной методики. Его выбор осуществляется, исходя из указанных практических рекомендаций.

Расчет опорной площади

При выборе фундамента важно правильно определить минимально допустимую площадь его опоры на грунт. Ее можно вычислить по формуле S= γn · F / (γc · Rо), где:

γc – коэффициент эксплуатационных условий;
γn – коэффициент запаса надежности, принимаемый равным 1,2;
F – полная (суммарная) нагрузка на грунт.

Коэффициент эксплуатационных условий (условий работы) зависит от характера грунта и сооружения. Так, на глинистых почвах для кирпичных конструкций он принимается равным 1,0, а для деревянных – 1,1.

В случае песчаного грунта: γc равен 1,2 при больших и длинных строениях, жестких небольших домах; 1,3 – для любых маленьких построек; 1,4 – для больших не жестких домов.

Вес сооружения

Основу расчета составляет нагрузка, возникающая от веса всех элементов сооружения, включая сам фундамент. Конечно, подсчитать точно массу всех конструктивных деталей достаточно сложно, а потому принимаются средние значения удельного веса, отнесенного к единице площади поверхности.

Стеновые конструкции:

каркасные дома с утеплителем при толщине стены 15 см – 32-55 кг/м²;
бревенчатый и брусчатый сруб – 72-95 кг/м²;
кирпичная кладка толщиной 15 см – 210-260 кг/м²;
стены из железобетонных панелей толщиной 15 см – 305-360 кг/м².

Перекрытия:

чердак, деревянное перекрытие, пористый утеплитель – 75-100 кг/м²;
то же, но с плотным утеплителем – 140-190 кг/кв.м;
напольное перекрытие (цокольное), деревянные балки – 110-280 кг/м²;
перекрытие бетонными плитами – 500 кг/м².

Крыша:

металлическая кровля из листа – 22-30 кг/кв.м;
рубероид, толь – 30-52 кг/кв.м;
шифер – 40-54 кг/кв.м;
керамическая черепица – 60-75 кг/кв.м.

Расчет веса сооружения с учетом приведенных удельных весов сводится к определению площади соответствующего элемента и перемножении ее на данный показатель. В частности, для получения площади стен надо знать периметр дома и высоту стен. При расчете кровли необходимо учитывать угол ската.

Вес фундамента и снеговая нагрузка

Площадь опоры сооружения определяется на уровне подошвы, а значит, в суммарной нагрузке на грунт необходимо учитывать еще и вес фундамента. Методика расчета зависит от его типа:

Ленточный фундамент. Прежде всего, определяется заглубление (Нф), которое должно быть ниже уровня промерзания. Например, при уровне 1,3 м нормальное заглубление составляет 1,7 м. Затем, определяется периметр ленты (Р), как 2(а+в), где а и в – длина и ширина дома, соответственно. Ширина ленты (bл) выбирается с учетом толщины стены. В среднем она составляет 0,5 м. Соответственно, объем ленточного фундамента V=P x bл х Нф. Умножив его на плотность армированного бетона (в среднем 2400 кг/м³), получим расчетный вес ленточного фундамента.
Столбчатый фундамент. Расчет ведется на каждую опору. Вес одного столба определится, как произведение плотности бетона на объем заливки (V=SxНф, где S – площадь столба). Кроме того, обязательно учитывается вес ростверка, который рассчитывается аналогично ленточному фундаменту.
Для определения веса монолитной бетонной плиты вычисляется ее объем (V=SxНф, где S – площадь плиты). Заглубление обычно составляет порядка 40-50 см.

В зимнее время нагрузка на грунт может значительно увеличиться за счет скопления снега на кровле. Принято считать, что при скате кровли с углом более 60 градусов, снег не накапливается, и снеговую нагрузку можно не учитывать.

При меньшем угле наклона крыши учитывать ее необходимо. Многолетние наблюдения дают такие параметры этой нагрузки:

северные районы – 180-195 кг/м²;
средняя полоса РФ – 95-105 кг/м²;
южные регионы – до 55 кг/м².

После определения всех указанных весовых параметров можно приступить к расчету минимальной площади подошвы по вышеприведенной формуле. Полная нагрузка на грунт (F) определится, как сумма веса стен, перекрытий, кровли, фундамента и снеговой нагрузки.

При расчете столбного и свайного фундамента суммарная нагрузка делится на количество опор, т.к. ростверк равномерно распределяет ее на опоры.

Расчет потребности в бетоне

Работы по заливке бетона нельзя останавливать, не закончив их полностью. Для этого важно правильно оценить потребность в нем. Расчет необходимого количества проводится с учетом типа фундамента:

Ленточный вариант. Порядок расчета можно рассмотреть на примере. Фундамент делается для дома размером 6х8 м. Глубина промерзания грунта составляет 1 м, а потому заглубление выбираем 1,4 м. Ширина ленты (уточненная по расчету минимальной площади опоры) – 0,5 м. Объем фундамента составит V=PxbлхНф, т.е. (2х6х8)х1,4х0,5=67,2 м³. Рекомендуется взять запас порядка 8-10 процентов. Окончательно, для данного фундамента потребуется 74 м³ бетона.
Столбчатый тип. Если опора имеет прямоугольное сечение, то площадь ее определится, как произведение двух сторон. При возведении столба круглой формы применяется известная формула расчета окружности S=3.14R2, где R – радиус столба.
Плитный фундамент. Объем определяется по формуле для правильного параллелепипеда, т.е. V=axbxHф, где а и b – размеры сторон плиты (м). Например, для дома 6х8 м при заглублении 0,4 м объем составит 19,2 м³.

Несколько сложнее учесть дополнительную потребность в бетоне при формировании ребер жесткости на плитном основании. Они изготавливаются обычно с шагом 2 м, причем по краям они располагаются обязательно.

Для выбранного примера количество ребер по длине составляет 4, а по ширине 3. Общая длина этих элементов составит (8х4)+(6х3) =50 м. Наиболее характерная ширина и высота ребра – 0,1 м. Следовательно, общий дополнительный объем бетона составит 50х0,1х0,1=0,5 м³.

Расчет потребности арматуры

Перед началом работ важно правильно оценить и потребность материалов для обеспечения армирования фундамента. Расчет проводится следующим образом.

Ленточный фундамент

Для него обычно используется 2 горизонтальных ряда стальной арматуры периодического профиля диаметром 10-14 мм.

Для вертикальной и поперечной увязки можно применять гладкие стержни диаметром 8-10 мм.

Связка стержней между собой обеспечивается стальной вязальной проволокой.

Пример расчета для дома 6х8 м. Общая длина фундамента – 28 м. Для продольного армирования используется арматура диаметром 12 мм, и она укладывается по 2 штуки в каждом ряду (в сечении – 4 штуки). Стандартная длина стержней – 6 м.

При соединении применяется нахлест в 0,2 м, а стыков потребуется на 28 м не менее 5. Для горизонтальной армировки нужно 28х4=112 м. Дополнительно, на нахлесты – 5х4х0,2=4 м. Общий итог – 116 м.

Для вертикальной увязки нужны стержни диаметром 8 мм. При высоте фундамента 1,4 м длина каждого стержня составит 1,2 м. Устанавливаются они с шагом 0,6 м, т.е. количество стержней на всю длину 2х28/0,6=94 штуки.

Общая длина составит 94х1,2=113 м. В поперечном направлении связка обеспечивается в тех же точках. При ширине ленты 0,4 м длина каждого стержня составляет 0,3 м. Потребность определится, как 94х0,3=29 м. Общая потребность в арматуре диаметром 8 мм составит 142 м.

Потребность в вязальной проволоке определяется по количеству узлов. В одном сечении их 4 штуки, а общее количество 4х28/0,6 =188. Для одной связки потребуется порядка 0,3 м проволоки. Суммарная потребность – 0,3х188=57 м.

Столбчатый

Арматура устанавливается в вертикальном положении (стержни диаметром 10-12 мм), увязанные в поперечном сечении стержнями диаметром 6-8 мм. на один столб требуется 4 основных стержня, а увязка производится в 3-х местах.

В рассматриваемом примере (заглубление 1,4 м) для одного столба нужно 4х1,4=5,6 м арматуры периодического профиля диаметром 10 мм. Для поперечной увязки используются стержни длиной 0,3 м.

Их общая потребность 3х4х0,4= 4,8 м. Вязальной проволоки нужно 3х4х0,3 м=3,6 м.

Плитный

Обычно армирование производится из стальных стержней диаметром 6-8 мм, уложенных в виде сетки в один ряд. Шаг укладки составляет 0,3 м. Для дома 6х8 м потребуется по ширине 6/0,3=20 стержней, а по длине – 8/0,3=27 штук.

Общая длина составит (27х6)+(20х8) =382 м. Количество пересечений стержней – 27х20=540, т.е. вязальной проволоки нужно 540х0,3=162 м.

Калькулятор онлайн размеров, а также потребности арматуры и бетона

Правильная заготовка материалов позволяет избежать проблем при строительстве. При покупке их стоит учитывать наличие строительных навыков. Отсутствие опыта может приводить к незапланированным отходам.

Строительство фундамента любого типа требует проведения расчетов. Без учета реальных нагрузок и состояния грунта невозможно обеспечить надежную его конструкцию.

Несоответствие его размеров нагрузкам может привести к проседанию сооружения, а то и к его разрушению. Точный расчет могут провести только специалисты, но необходимый оценочный расчет способен осуществить любой человек.

Источник: https://domavlad.ru/fundament/raschet-onlain-kalkulyator.html

Фундаменты под оборудование: особые требования, виды, проектирование, формулы расчета и особенности применения

На сегодняшний день существует СП для фундаментов под оборудование. СП — это свод правил, номер которого 26.13330.2012. Эти правила устанавливаю все необходимые требования, которые касаются не только практической части заливки фундамента, но и расчетной части, и проектировки.

Требования к фундаменту

Фундамент под оборудование должен соответствовать определенным требованиям, чтобы он мог успешно эксплуатироваться. Соблюдать их очень важно, так как обычно основание будет подвергаться воздействию агрессивных сред, динамическим нагрузкам, которые будет создавать промышленное оборудование, и т. д.

Необходимо, чтобы фундамент соответствовал следующим требованиям:

высокий порог прочности, чтобы выдерживать и статические, и динамические нагрузки, которые будет создавать устройство;
необходимо наличие такого свойства, как инертность или, другими словами, стойкость к химическим веществам;
фундамент под оборудование должен иметь огромную массу, чтобы он мог гасить вибрацию, которую будет создавать включенный механизм;
отклонения от плановых размеров должны быть минимальными, то есть фактические размеры должны практически полностью соответствовать расчетным показателям;
площадь опоры должна быть больше, чем у аппарата, устанавливаемого на основание.

Стоит отметить, что прочность и химическая стойкость — это те свойства, от которых напрямую зависит срок службы фундамента. Теми веществами, которые негативно влияют на фундамент, являются:

смазочные вещества;
жидкости для охлаждения устройств;
масла технического предназначения;
топливо разного рода.

Кроме двух основных свойств, очень важно, чтобы фундамент под оборудование мог успешно гасить вибрации, которые создает рабочий механизм.

Это является очень важной функцией, так как если вибрации будут постоянно воздействовать на основание и агрегат, то от этого снизится срок эксплуатации. В некоторых случаях это негативно будет сказываться даже на соседних устройствах.

Сами по себе вибрации возникают из-за того, что в промышленных машинах постоянно работают неравномерно расположенные вращающиеся детали.

Что касается совпадений с проектом и расчетами, то здесь важно отметить, что кроме стандартных высоты, длины и ширины, должны совпадать даже места расположения креплений оборудования. Допускаются лишь самые минимальные расхождения между проектом и фактической конструкцией.

Здесь можно добавить, что устройство фундамента под оборудование, которое весит до 2 т и считается малогабаритным, не всегда необходимо. Если такой аппарат помимо небольшого веса еще и не вызывает сильных динамических нагрузок во время работы, то его можно монтировать непосредственно на железобетонный пол. В некоторых случаях можно установить его на межэтажное перекрытие.

Регламентации по обустройству

Выше были рассмотрены основные требования, которым должен удовлетворять любой фундамент, предназначенный для установки на нем промышленного оборудования. Однако существуют и другие требования — для фундамента под оборудование с динамическими нагрузками, которым он должен соответствовать.

Проектировочные работы, как и практическая часть по обустройству основания, должны проводиться лишь компетентными специалистами, которые, кроме этого, имеют еще и опыт проведения данного вида работ.
Для того чтобы создать правильный и полноценный проект, необходимо, чтобы в наличии были все требуемые данные.
Во время устройства фундамента под оборудование необходимо периодически проводить контроль качества.
Очень важно, чтобы действия всех участников рабочего процесса были строго скоординированы.
Те фундаменты, что уже были возведены, должны эксплуатироваться лишь с тем оборудованием, для которого они предназначаются. Для этого имеется техническая документация.
Для строительства можно использовать лишь те материалы, которые подходят по проектной документации.
В будущем нужно проводить обслуживание фундамента, чтобы конструкция эксплуатировалась максимально долго.
В качестве крепления рекомендуется использовать максимально простые детали. К примеру, это могут быть анкерные болты, которые вмуровываются в бетон.

Разные виды агрегатов

При устройстве фундамента под оборудование, необходимо понимать, что в настоящее время существует огромное количество разных машин, которые объединены в группы. Для каждой группы необходимо создавать основание по своим правилам и с разными требованиями.

В настоящее время существуют следующие виды групп, для которых нужно возводить отдельные фундамент.

Агрегаты, у которых имеется криво-шатунный механизм. Сюда можно отнести поршневые компрессоры, лесопильные рамы и прочее.
Отдельной группой выступают турбоагрегаты, к примеру, турбокомпрессоры.
Некоторое электрическое оборудование, такое как моторы-генераторы также нуждаются в основании.
Обустраивается фундамент под промышленное оборудование прокатного типа.
Отдельной группой выступают станки для резки металла и прессы разного предназначения.

Виды оснований

Далее будут представлены разные виды оснований, которые используются для монтажа различного оборудования:

Наиболее простой вариант — это фундамент-плита без подвала. Здесь существует ограничение, которое заключается в том, что установить такое основание можно лишь на первом этаже. Кроме того, плита получается достаточно дорогая, так как приходится тратить значительное количество средств на строительные материалы. Однако есть и хорошее преимущество, которые заключается в том, что фундамент отлично гасит вибрации.
Второй вариант — это рамная основа, которая снабжена ростверком из балок. Данное основание характеризуется тем, что способно хорошо переносить колебания с высокой частотой. По этой причине очень часто применяется для монтажа механизмов, у которых наблюдается ударный принцип действия.
Третий вариант — это ступенчатая опора. Такое основание возводится только со второго этажа. В данном случае нагрузка от оборудования будет передаваться внешними стенами, а также перегородками.
Последняя разновидность фундамента под динамическое оборудование — это фундамент-перекрытие, имеющее подвал. Обустраивать такое основание можно лишь выше первого этажа. Все вибрации, которое будет создавать оборудование, в данном случае будет передаваться перекрытиям, то есть перекрытиям каркаса. Сам по себе фундамент способен выдерживать лишь незначительные колебания.

На сегодняшний день довольно популярными становятся такие основания, которые имеют пружины или же виброопоры другого типа. Они часто используются для установки механизмов, относящихся к легкому и среднему типу по своему весу.

Существует такое приспособление, как демпфер, которое предназначено для гашения вибраций. Лучше всего оно подходит для установки под основы рамного типа.

Стоит отметить, что фундамент под технологическое оборудование делится на два вида.

Первый тип — это бесподвальный фундамент. У него практически полностью отсутствует часть, которая располагается над полом. Второй же тип — подвальный, у которого данная часть развита достаточно сильно.

Фундаменты группового и индивидуального типа

На сегодняшний день фундаменты под монтаж оборудования могут быть индивидуальные и групповые.

Что касается группового вида, то данный фундамент предназначается для размещения нескольких промышленных агрегатов легкого или среднего веса — до 8 тонн.

При этом у них должна быть жесткая станина, нормальная точность работы, а эксплуатироваться они должны в основном в статическом режиме. Толщина обычно составляет от 150 до 250 мм.

Жестко станиной считается та, у которой соотношение длины к высоте — не более чем 2 к 1.

Что же касается строительства фундамента под оборудование индивидуального типа, то в данном случае на основание устанавливается механизм, масса которого позволяет его отнести к среднему или тяжелому классу.

Кроме этого, обычно такие механизмы характеризуются динамическими нагрузками среднего или значительного класса. Такое основание не только успешно гасит вибрации, но и изолирует агрегаты друг от друга.

Это важно, так как в таком случае отсутствует колебания между ними.

Можно добавить, что машины, которые имеют средний или легкий вес, а также характеризуются статическим периодом работы, нередко монтируются прямо на железобетонный пол или же перекрытие. Если необходимо такое основание, можно дополнительно усилить бетонной стяжкой, чтобы не заливать отдельный фундамент.

Какие материалы используются для строительства

Так как фундамент должен быть очень прочным, устойчивым к вибрациям, а также к воздействию химических веществ, то и расходные материалы должны быть высокого качества, чтобы получить хорошее основание. Для обеспечения результата используют следующие расходные материалы:

готовые железобетонные блоки, во время строительства их перевязывают друг с другом;
сам железобетон, который можно получить, если заливать арматурный каркас в опалубке;
понадобится качественный металл, если необходимо создавать свайные конструкции с ростверками в виде рамы.

Очень важно использовать качественный цемент для подвального и бесподвального фундамента. Если будут устанавливаться легкие агрегаты, то можно использовать марку М200 или М300. Если планируется монтаж тяжелого промышленного агрегата, то необходимо использовать марку М400. Цемент должен принадлежать к классу В15.

Стоит отметить, что при обустройстве фундамента в частном цеху или в домашней мастерской можно использовать в качестве исходного сырья бутовый камень. Редко, но все же иногда встречается фундамент кирпичного типа. То есть кирпичи укладываются на цементную основу.

Здесь очень важно, чтобы грунтовые воды располагались достаточно глубоко. Чаще всего такая основа применяется только для тех машин, чья масса не превышает 4 тонн. Толщина фундамента обычно составляет минимум 50 см.

Важно добавить, что в таком случае применение силикатного кирпича исключается.

Раньше довольно часто устанавливали легкие машины на деревянный пол, однако сейчас это практически исключено. Основной недостаток связан с тем, что дерево слишком сильно коробится, и очень быстро, из-за чего меняется форма основания. Деревянный пол можно использовать, но лишь в качестве временной основы.

Что касается крепления оборудования к основанию, то в данном случае всегда используется болтовое соединение, которое прописано в СП.

Стоит лишь отметить, что если агрегат характеризуется высокими ударными нагрузками или сильными вибрациями во время работы, то используются болты не менее 42 мм, и съемного типа.

Также очень важно, чтобы расстояние от нижнего конца болта до подошвы фундамента составляло не менее 10 см. На сегодняшний день популярным стало химическое анкерное крепление.

Проектирование

Проектирование фундаментов под оборудование — это первоначальный этап всей работы. В данном случае исходными данными для проведения проектировочных работ являются следующие факторы:

характеристики грунта, к примеру, глубина промерзания, расположение подземных вод, структура и т. д.;
статическая нагрузка;
сила вибраций или динамическая нагрузка;
опорная площадь станины самого оборудования;
важную роль играет температурный режим, при котором будет эксплуатироваться основа.

Еще одно важное требование, которое должен учитывать проектировщик — это воздействие агрессивных сред, а также защитные меры. Прежде чем начать строительство, необходимо провести гидрогеологическое инженерное исследование почвы, чтобы узнать ее характеристики. Если грунт считается рыхлым, то фундамент должен быть более массивным.

Расчетные работы

Расчет фундамента под оборудование — это следующий этап его строительства. Основой расчетов в данном случае станут два фактора.

Первый из них — это несущая способность грунта, а второй — это статическая и динамическая нагрузка, которую будет оказывать монтируемое устройство.

В данном случае необходимо рассчитать все так, чтобы сумма нагрузок статического и динамического типа, которые будут передаваться через подошву фундамента грунту, была равна несущей способности почвы.

При расчетах фундамента для оборудования важно вычислить статическую нагрузку. Она зависит от массы оборудования. Что касается расчетов динамической нагрузки, то она вычисляется по давлению, которое воздействует на ростверк фундамента. Стоит отметить, что давление, которое возникает из-за массы станка, необходимо корректировать, используя следующие коэффициенты:

постоянная условий работы, которая начинается от 0,5 для кузнечного молота и составляет до 1,0 для станка токарно-винторезного типа;
постоянная осадка грунта от 0,7 до 1,0, которая варьируется в зависимости от влажности почвы.

Зная все три необходимые составляющие, не составляет труда провести все требуемые расчеты, чтобы получить точные характеристики, необходимые для основания конкретного станка.

Армирование фундамента под оборудование

Для того чтобы качественно и правильно провести армирование фундамента, необходимо знать несколько основных пунктов:

Чтобы добиться максимальной прочности от армирования, необходимо закреплять прутья в «клеточку».
В данном случае рекомендуется не использовать сварку для соединения прутьев, а скреплять их при помощи проволоки. Таким образом можно снизить количество швов и более хрупких соединений.
Можно сделать конструкцию еще более прочной, если в углах конструкции загибать арматуру. Кроме того, само соединение лучше всего производить внахлест.

Стоит также отметить, что армирование фундамента разного типа производится разными методами. Наиболее трудоемкий — процесс армирования ленточного фундамента. Он требует больше всего затрат и строительных материалов. Можно проводить армирование плитного фундамента. Однако данный процесс достаточно сложный, а также требует высокой квалификации специалиста. Кроме того, рекомендуется иметь опыт такой работы.

Источник: http://fb.ru/article/397866/fundamentyi-pod-oborudovanie-osobyie-trebovaniya-vidyi-proektirovanie-formulyi-rascheta-i-osobennosti-primeneniya

Фундаменты под оборудование. Отличия от зданий. Исключения, классификация, материалы и расчеты. Варианты для ударных механизмов. Технология

Статьи

Чем фундаменты под оборудование отличаются от всех прочих? Есть ли какие-то особенности у их конструкции? Какие материалы могут применяться?

В статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Тяжелое промышленное оборудование требовательно к основанию, на которое монтируется.

Отличия от фундаментов зданий

Действительно, почему промышленные фундаменты для станков должны чем-то отличаться от обычного основания для сарая?

Основных причины две.

Фундамент под оборудование испытывает, как правило, не только статические, но и динамические нагрузки. Говоря проще, ему предстоит гасить вибрацию от вращения, колебаний или ударов подвижных частей станков.

Важный момент: при установке некоторых видов оборудования вблизи жилых строений или в прочих случаях, когда передача значительных вибраций почве нежелательна, монтируется так называемый виброизолированный фундамент.
Ударная нагрузка гасится составными пружинами с противонаправленными витками внешней и внутренней частей или резиновыми вставками.

Промышленное оборудование — это, среди прочего, смазки и прочие технологические жидкости. Порой они достаточно агрессивны; при этом попадание их в почву крайне нежелательно.

Отсюда — особые требования к:

Массе и, соответственно, размерам фундамента. Чем он массивнее — тем меньше амплитуда передающихся ему колебаний.
Прочности. Ударная нагрузка быстро разрушит материалы со слабой устойчивостью к механическим воздействиям.
Стойкости к агрессивным средам. Присутствие смазок, антифризов и т.д. уже упоминалось.
Точности размеров. Понятно, что ставить кузнечный молот или гильотинные ножницы на основание с перепадами высоты — значит гарантированно снизить их ресурс и ускорить разрушение самого фундамента: динамическая нагрузка будет распределена крайне неравномерно.

На фото — кузнечный молот с пятитонной ударной частью. Неравномерно распределенная нагрузка от удара способна разрушить самый прочный железобетон.

Исключения

Наряду с промышленным оборудованием, для которого характерны динамические нагрузки, существует огромное количество станков и машин, конструкция которых исключает ударные или эксцентрические воздействия на фундамент в процессе работы.

Типичный пример — паровой пресс для сушки дверных полотен под давлением после склейки фенолформальдегидной смолой. Несмотря на огромную массу подвижных частей, скорость их движения делает нагрузку на основание на протяжение всего производственного цикла статической.

Никаких особых требований к фундаменту, помимо устойчивости к статической массе оборудования и химической стойкости, у таких станков нет.

Оборудование для горячего прессования дверей обеспечивает, несмотря на большую мощность, статическую нагрузку на основание.

Классификация

Устройство фундаментов под технологическое оборудование зависит от массы станков или машин и от частоты вибраций, которые предстоит гасить основанию.

Массивные фундаменты наиболее распространены. Конструктивно они представляют собой сплошные блоки или плиты с выемками, шахтами и полостями. Понятно, что чем больше объем пустот, тем меньше цена фундамента; однако для сравнительно маломощного оборудования массивный фундамент чаще всего представляет собой простой монолит.Этот тип оснований повсеместно применяется для агрегатов с невысокой частотой вибраций.
Рамные конструкции, напротив, предназначены для того, чтобы эффективно гасить высокочастотные колебания. Рама, на которую опирается агрегат, соединяется с монолитным основанием стойками; именно они частично гасят вибрацию.

Массивные фундаменты, в свою очередь, могут классифицироваться еще по ряду критериев:

Бесподвальные сооружаются на нижнем этаже и минимально возвышаются над уровнем пола. Эта конструкция типична для всех тяжелых агрегатов.

Прокатный стан на бесподвальном фундаменте.

Подвальные, напротив, возвышаются над полом. Благодаря такой планировке они могут сооружаться не только на нижнем этаже, но и на перекрытии достаточной прочности. Функция фундамента в этом случае сводится лишь к распределению давления по большей площади.

Фундаменты подвального типа тоже могут делиться на две категории:

Сплошные — представляют собой, что не трудно понять из названия, монолитный блок без полостей.
Стенчатые — выше уровня пола, представляют собой набор продольных и поперечных перегородок. Они легче и дешевле; при этом механическая прочность конструкции зачастую почти не уступает сплошному основанию.

Массивные фундаменты по технологии сооружения делятся на фундаменты с подливкой и без нее.

Подливка подразумевает, что оборудование выставляется по уровню на подставках (иногда регулируемых). Затем пространство между основанием агрегата и поверхностью фундамента заливается жидким бетоном.

Подливка основания несущей конструкции.

В отсутствие подливки поверхность основания выравнивается и железнится сразу; установка оборудования на фундамент выполняется с его креплением болтами, предварительно установленными по шаблону.

Материалы

Для массивных фундаментов сейчас применяется только и исключительно железобетон. Вместе с тем около века назад для промышленного оборудования широко использовались кирпичные или каменные фундаменты. Марка применяемого бетона — не ниже М200; в отдельных случаях при особо сильных вибрационных нагрузках рекомендуется использовать бетон не хуже М300.

Однако: для легких машин, при работе которых не генерируются значительные вибрации (к примеру, для токарно-винторезных или сверлильных станков) допустимо применение бетонного основания без армирования.

Рамные основания могут быть:

Монолитно-железобетонными.
Сборными, из отдельных железобетонных блоков ( в том числе облегченных за счет полостей и отверстий).
Металлическими. Рама и стойки полностью выполняются из стали; железобетон остается лишь в основании, на которое опираются стойки.
Комбинированными. Типичное решение — стальная рама на железобетонных ригелях.

Расчеты

Полный расчет фундамента под оборудование выполняется профессионалами на основании большого количества данных:

Несущей способности грунта под основанием машины или станка;

Несущая способность грунта на открытой местности определяется по результату геологических исследований.

Насыщения грунта влагой;
Планируемого долговременного износа;
Максимума расчетных динамических нагрузок;
Чувствительности к вибрациям расположенных в непосредственной близости объектов;
Близости жилых домов;
Времени, проводимого вблизи оборудования персоналом. Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-71, при частоте колебаний свыше 5,6 Гц среднеквадратическое значение скорости колебаний не должно превышать 2 миллиметров в секунду. Очевидно, что чем больше частота вибрации, тем меньшая их амплитуда допустима.

Однако: если время, которое персонал проводит вблизи источника вибраций, не превышает 15% от общего рабочего времени, нормы могут быть превышены втрое.

При этом отечественные источники прямо указывают, что точный расчет с учетом всех воздействующих на поведение фундамента факторов невозможен: мы слишком мало знаем о поведении грунтов в условиях динамичных нагрузок.

Упрощенная инструкция по оценке необходимых параметров включает несколько пунктов:

Оценку статического давления на грунт. Впрочем, этот пункт редко становится камнем преткновения: в отличие от фундаментов зданий, основания промышленного оборудования давят на почву с усилием не более 0,6 кгс/см2 для бесподвальных конструкций и не более 1,5 кгс/см2 для подвальных.
Обеспечение равномерности осадки. Центр тяжести должен быть максимально близко к геометрическому центру конструкции; при этом, чем проще схема основания в плане — тем проще обеспечить равномерное давление на грунт.

Перекос фундамента этого станка стал бы катастрофой для предприятия.

Оценка динамического давления на грунт требует знания несложных формул и констант. На практике может применяться следующая формула:

Pср=m*m1*R.

В этой формуле:

Pср — среднее статическое давление на основание. Оно получается делением статической массы агрегата на площадь основания фундамента.

Нюанс: в случае, если массивная плита покоится на гравийной или щебеночной подушке, эффективная площадь опоры будет больше площади бетонной конструкции.

m — коэффициент условий работы. Он берется равным 0,8 — 1,0 для машин периодического действия (фрезерные и токарные станки, лесопилки) и 0,5 для агрегатов ударного действия (кузнечные молоты, гильотинные ножницы).
m1 — коэффициент, позволяющий оценить поведение грунта при длительных деформирующих динамических нагрузках. Для слабых водонасыщенных грунтов (песков, пластичных глин) он берется равным 0,7; для прочих грунтов — 1,0.
R — условное расчетное давление на основание. Этот параметр тоже зависит от типа грунта и берется в таблицах СНиП.

Для удобства читателя приведем несколько справочных значений несущей способности разных грунтов.

Насыпной грунт без уплотнения — 1,0 кгс/см2.
Насыпной грунт с уплотнением — 1,5 кгс/см2.
Твердая глина — 6,0 кгс/см2.
Суглинок, супесь — 3,5 кгс/см2.
Крупный песок — 6,0 кгс/см2.
Средний песок — 5,0 кгс/см2.
Мелкий песок — 4,0 кгс/см2.
Пыль — 2,0 кгс/см2.
Гравий с глиной — 4,0 кгс/см2.
Галька с глиной — 4,5 кгс/см2.

Давайте в качестве примера посчитаем необходимую площадь кузнечного пневматического молота М4127 (масса 2100 кг) на влажном песчаном грунте со средним размером зерна.

Кузнечный молот М4127.

Расчетная несущая способность интересного нам типа грунта оценивается как 5,0 кгс/см2.
Для кузнечного молота, представляющего собой типичный механизм ударного действия, среднее давление на основание должно рассчитываться по формуле Pст=0,5(коэффициент для ударных механизмов)*0,7(коэффициент для слабых влажных грунтов)*5,0кгс/см2=1,75 кгс/см2.
Минимальная площадь основания фундамента должна быть равна 2100/1,75=1200 см2, или прямоугольник размером 40*30 сантиметров.

Для справки: габариты молота М4127 (длина и ширина) — 1575х710 миллиметров.
Очевидно, что любой фундамент, на котором физически поместится его основание, будет достаточным для описанного типа грунта.

Фундаменты для ударных механизмов

На практике для механизмов ударного действия основная проблема — это вовсе не осадка фундамента в грунт. Куда более опасно разрушение самого фундамента под действием ударных нагрузок.

Какие решения могут применяться?

Виброизолированные конструкции на пружинах и резиновых демпферах уже упоминались.
Под шабот — основание наковальни кузнечного молота — часто укладываются щит из дубового бруса. Минимальная толщина дубовой прокладки — 100 миллиметров; однако щиты могут укладываться и в несколько слоев. Впрочем, для молотов с массой ударной части до тонны применимы и более дешевые породы древесины — сосна или лиственница.

Дубовый щит (п.1 на схеме) выступает в роли демпфера ударной нагрузки.

Нюанс: на пылевых и водонасыщенных основаниях для молотов рекомендуется устройство свайно-плитного фундамента, передающего вибрации на нижние, более плотные слои грунта.

Технология

Предположим, что нам предстоит своими руками подготовить основание для компрессора небольшой мощности.

С чего начать?

Размечаем расположение агрегата. Его основание не должно быть связано с фундаментами стен или опорных колонн; минимальное расстояние от выступающих частей оборудования до колонн или стен — 1 метр.
Размечаем границы плиты основания. Важный момент: расстояние от ее краев до осей фундаментных болтов в общем случае должно быть в пределах 120 — 200 мм.
Готовим котлован. Его глубина определяется глубиной промерзания; впрочем, в отапливаемом цеху проблема может и не быть актуальной.
Засыпаем котлован слоем песка или щебня и уплотняем его. Толщина подсыпки — 100 — 150 мм.
Собираем опалубку и укладываем в нее армирующую сетку. На опалубку укладывается шаблон, через отверстия в котором снизу заводятся и фиксируются гайками фундаментные болты.
Опалубка заливается бетоном слоями в 100-150 мм с обязательной виброукладкой или штыкованием каждого слоя.
Акт готовности фундамента к установке оборудования подписывается лишь после набора бетоном прочности в течение 28 дней, ревизии и прочностных испытаний.

Готовая платформа для компрессора.

Вывод

Если для тяжелого промышленного оборудования необходимы сложные расчеты и услуги специалистов, то фундаменты под оборудование малой мощности могут изготавливаться со сравнительно небольшими затратами времени и материалов. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме. Успехов в строительстве!

Источник: https://ofundamentah.com/operacii/234-fundamenty-pod-oborudovanie

Фундамент под станок, расчет фундамента под станок в сжатые сроки в Москве

Специалисты компании «Синтез ТМК» запроектируют и изготовят фундамент под станок любых размеров, который будет соответствовать техническим требованиям производителя промышленного оборудования, что является залогом продолжительной эксплуатации оборудования.

Виды фундамента станков

Промышленный станок – это агрегатный механизм, который используется при обработке различных материалов, для придания им необходимой формы. Наиболее распространенными являются токарные, фрезерные, расточные, сверлильные и многошпиндельные станки.

В независимости от вида и габаритов оборудования, для его эффективной работы необходимо чтобы был произведен монтаж станков на фундамент, построенный с учетом всех правил и технологических особенностей.

Особенно важно это для станков весом от двух тонн и более.

Специалисты «Синтез ТМК» выполняют строительство фундаментов под станки весом от 2 тонн

В зависимости от своей сложности фундаменты для промышленного оборудования делятся на два типа:

фундаменты, которые служат только основанием для станка
фундаменты, которые придают станине жесткость и делают ее более устойчивой.
Происходит это за счет связи оборудования и бетонной опоры специальными анкерными болтами. Конструкция станков определяет, на какой поверхности они будут установлены.

Станки могут размещаться на жесткой бетонной плите или каждая опора станка может быть установлена на отдельно построенном фундаменте.

Проектирование фундамента промышленного станка

Для проектирования такого вида фундамента необходимы следующие исходные данные:

Технический паспорт на оборудование,
Схема планировки здания,
Схема точек подключения к сетям водоснабжения, электроснабжения, смазочно-охлаждающих жидкостей, наличие свободных мощностей,
Сведения о грунтах и грунтовых водах,
Сведения о стоящем рядом оборудовании.

Специалисты «Синтез ТМК» проведут сбор необходимых исходных данных, на основе которых и будет происходить расчет фундаментов под станки.

Производитель оборудования в техническом паспорте прописывает условия, необходимые для его грамотной эксплуатации.

Данные о необходимости установки станка на фундамент также указываются в паспорте оборудования, равно как и его чувствительность к вибрациям, создаваемым размещенными рядом машинами, проходящим по близости к месту установки оборудования железнодорожным путям или линиям метрополитена.

В таком случае, при заливке фундамента под станок, следует также использовать виброизоляционные материалы, которые будут поглощать вибрации, не давая им негативно сказываться на производительности оборудования.

Для того, чтобы обеспечить станку устойчивость на фундаменте и защитить его от горизонтальных перемещений, при креплении оборудования на фундамент используется цементный, безусадочный или саморасширяющийся раствор и анкерные болты. Они монтируются в специальных приямках прямоугольной формы, глубина которых зависит от длины болтов.

Также в проекте должно быть предусмотрено наличие в полу каналов для инженерных коммуникаций с крышками, особенно важно это при подготовке фундамента под станок, к которому в канале подводится сжатый воздух, маслопроводы, силовые и слаботочные кабели, промышленная вода.

Крышки для каналов выполняют стальными и съемными, чтобы защищать инженерные коммуникации и выдерживать нагрузки от внутрицехового транспорта и тяжелых грузов.

Строительство фундамента станка

После того как инженеры предприятия «Синтез ТМК» получают задание на изготовление фундаментов под станки, они преступают к проектированию.

Для этого осуществляется обследование строительных конструкций на месте будущей установки, проводятся инженерные изыскания и лабораторные испытания.

После проведения обследования площадки, производятся необходимые расчеты, составляется проект марки КЖ, КМ и Проект производственных работ, который является основным документом стройки.

Строительно-монтажные работы по устройству фундамента под станок начинаются с выполнения геодезической разметки площадки. После этого выполняются земляные и демонтажные работы (в случае наличия старого фундамента, выполняется его демонтаж), роется котлован.

После этого рабочие проводят работы по гидро- и виброизоляции будущего фундамента, установке армированных каркасов, закладных деталей, опалубки для приямков анкерных болтов.

Все работы выполняются при постоянном геодезическом контроле, по результатам выполнения работ составляются акты и иные документы.

После проведения указанных работ выполняется заливка фундамента. Специально создаваемые вибрации при этом процессе позволяют избежать формирования пустот. Монтажные работы начинаются тогда, когда фундамент наберет 70% проектной прочности.

Работая с «Синтез ТМК» вы экономите свое время и средства

Непосредственная установка станка на фундамент происходит только после того как выполнены все работы по монтажу фундамента и конструкция, со всей сопроводительной документацией, передана по акту монтажной организации.
ПРЕИМУЩЕСТВА КОМПАНИИ «СИНТЕЗ ТМК»

Специалисты «Синтез ТМК» составят грамотное задание на проектирование, произведут необходимые исследования, изыскания, разработают соответствующие всем требованиям ППР. Инженеры и рабочие предприятия выполнят строительно-монтажные работы, проведут испытания, без ошибок составят исполнительную документацию и только тогда объект будет сдан в эксплуатацию.

За годы работы компания выработала собственный комплектный подход, и клиенты смогут ознакомиться с ранее проведенными примерами расчета фундамента под оборудование.

Продуманная организация логистики, наличие необходимых технических средств, опытных работников и внутреннего контроля качества позволяет «Синтез ТМК» всегда укладываться в обозначенные ранее сроки.

Работа с профессионалами позволяет избежать таких распространенных ошибок как: отсутствие геодезического контроля планового и высотного положения конструкции, несоответствие марки бетона, монтаж станка на фундамент, еще не набравший прочность и многое другое.

С компанией «Синтез ТМК» каждый заказчик может быть уверен, что при монтаже оборудования будут соблюдены все нюансы, что позволит ему в будущем работать без сбоев и простоев.

Нормативные документы

СП 26.13330.2012 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками»
ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования

Источник: https://sinteztmk.ru/ru/uslugi/montazhnie-raboti/montazh-fundamentov/fundament-pod-stanok/