Приложение 1 (обязательное). Расчет колебаний фундаментов машин с периодическими нагрузками

Приложение 1

(обязательное)

Расчет колебаний фундаментов машин с периодическими нагрузками*

Рамные фундаменты

1. Амплитуды горизонтально-вращательных колебаний относительно вертикальной оси верхней плиты рамных фундаментов , м, следует определять по формуле

, (1)

где - амплитуда горизонтальных колебаний центра тяжести верхней плиты, м, вычисляемая по формуле

; (2)

- амплитуда (угол поворота), рад, вращательных колебаний верхней плиты относительно вертикальной оси, проходящей через ее центр тяжести, определяемая по формуле

; (3)

- угловая частота вращения машины, , ;

- частота вращения машины, об/мин;

, - соответственно перемещение, м, и угол поворота, рад, центра тяжести верхней плиты при статическом действии силы и момента , определяемые по формулам:

; (4)

; (5)

здесь - расчетное значение горизонтальной составляющей динамической нагрузки, кН (тс), определяемое по соответствующим разделам с учетом указаний п. 1.23;

- расчетное значение возмущающего момента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести верхней плиты, , для машин с вращающимися частями следует принимать ;

, - коэффициенты жесткости системы фундамент - основание соответственно в горизонтальном направлении, перпендикулярном оси вала машины, кН/м (тс/м), и при повороте в горизонтальной плоскости, , определяемые по формулам (6) и (7) настоящего приложения;

, - относительные демпфирования системы фундамент - основание, определяемые по формулам (12) и (13) настоящего приложения;

, - угловые частоты горизонтальных и вращательных колебаний фундамента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести верхней плиты, , определяемые по формулам (14) и (15) настоящего приложения;

- расстояние от центра тяжести верхней плиты до оси наиболее удаленного подшипника машины, м.

2. Коэффициенты жесткости конструкции фундамента с учетом упругости основания , кН/м (тс/м), и , , следует вычислять по формулам:

; (6)

. (7)

В формулах (6), (7):

- высота фундамента, м;

, , - коэффициенты жесткости основания соответственно при упругом равномерном и неравномерном сдвиге и неравномерном сжатии , определяемые в соответствии с требованиями п. 1.27 или п. 1.36;

- сумма коэффициентов жесткости всех поперечных рам фундамента в горизонтальном направлении, перпендикулярном оси вала машины, кН/м (тс/м) (N - число поперечных рам), определяемая по формуле

; (8)

- сумма коэффициентов жесткости всех поперечных рам при повороте верхней плиты в горизонтальной плоскости относительно ее центра тяжести, , определяемая по формуле

, (9)

где - расстояние от плоскости i-й поперечной рамы до центра тяжести верхней плиты, м.

Коэффициенты жесткости одноэтажных поперечных рам с жесткими узлами , кН/м (тс/м), следует определять по формуле

, (10)

где - модуль упругости материала рам верхнего строения, кПа ();

; (11)

, - моменты инерции площади поперечных сечений соответственно стойки и ригепя рамы, ;

, - соответственно расчетная высота стойки и расчетный пролет ригеля i-й поперечной рамы, м.

Примечание. Допускается принимать расчетную высоту стойки , равной расстоянию от верхней грани нижней плиты до оси ригеля (проходящей через центр тяжести площади его сечения), а расчетный пролет ригеля, равным 0,9 расстояния между осями колонн.

3. Относительное демпфирование системы фундамент - основание и следует определять по формулам:

; (12)

, (13)

где , , - относительное демпфирование для горизонтальных и вращательных и колебаний фундамента на грунте, определяемое в соответствии с требованиями п. 1.29 или п. 1.37;

- коэффициент поглощения энергии при колебаниях, принимаемый для железобетонных конструкций равным 0,06, для стальных конструкций - 0,02.

4. Угловые частоты колебаний фундамента и , , следует определять по формулам:

; (14)

. (15)

В формулах (14), (15):

- масса системы, включающая массу всей машины, верхней плиты, продольных балок и поперечных ригелей рам, примыкающих к верхней плите, и 30% массы всех колонн фундамента, т ;

- момент инерции массы относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести верхней плиты (горизонтальной рамы), ; величину допускается определять по формуле

, (16)

где l - длина верхней плиты, м.

______________________________

* К машинам с периодическими нагрузками относятся машины с вращающимися частями, кривошипно-шатунными механизмами, дробилки и др.

Массивные и стенчатые фундаменты

5. Амплитуды горизонтально-вращательных колебаний верхней грани массивных и стенчатых фундаментов относительно горизонтальной оси , м, следует определять по формуле

, (17)

где ; (18)

; (19)

здесь

; (20)

; (21)

; (22)

; (23)

; (24)

; (25)

; (26)

, (27)

, - угловые частоты колебаний фундамента, , соответственно горизонтальных и вращательных относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно плоскости колебаний, определяемые по формулам:

; (28)

; (29)

; (30)

, - коэффициенты жесткости основания, кН/м (тс/м) и (), определяемые согласно указаниям п. 1.27 или п. 1.36;

- момент инерции массы всей установки относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно плоскости колебаний, (), определяется по формуле

; (31)

- момент инерции массы всей установки (фундамента с засыпкой грунта на его обрезах и выступах и машины) относительно оси, проходящей через общий центр тяжести перпендикулярно плоскости колебаний, ();

- масса всей установки (фундамента с засыпкой грунта на его обрезах и выступах и машины), т ();

- расчетная горизонтальная составляющая возмущающих сил машины, кН (тс), определяемая по соответствующим разделам с учетом указаний п. 1.23;

- расчетное значение возмущающего момента, (), равного сумме моментов от горизонтальных составляющих возмущающих сил при приведении их к оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний, и возмущающему моменту машины;

, - расстояния от общего центра тяжести установки соответственно до верхней грани фундамента и до подошвы фундамента, м.

6. Главные собственные частоты колебаний установки , , следует определять из соотношения

, (32)

где

. (33)

7. Амплитуды горизонтальных , м, и вращательных , рад, колебаний массивных и стенчатых фундаментов следует определять по формуле (17) настоящего приложения, принимая (при определении ) и , (при определении ).

8. Амплитуды горизонтально-вращательных колебаний верхней грани фундамента , м, при действии только момента M следует определять по формуле

. (34)

9. Амплитуды вертикальных колебаний массивных и стенчатых фундаментов , м, с учетом вращения относительно горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости колебаний, следует определять по формуле

, (35)

где

; (36)

- амплитуда вертикальной составляющей вращательных колебаний фундамента относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний, определяемая при действии горизонтальных сил и моментов , включая моменты от вертикальных и горизонтальных сил, по формуле

, (37)

а при отсутствии горизонтальных сил () по формуле

; (38)

- амплитуда (угол поворота), рад, вращательных колебаний фундамента относительно горизонтальной оси, определяемая по указаниям п. 7 настоящего приложения;

- расчетная вертикальная составляющая возмущающих сил машины, кН (тс), определяемая по соответствующим разделам с учетом указаний п. 1.23;

- расчетное значение возмущающего момента, включающее моменты от вертикальных и горизонтальных сил, ();

- коэффициент жесткости основания, кН/м (тс/м), определяемый согласно указаниям п. 1.27 или п. 1.36;

- угловая частота собственных вертикальных колебаний фундамента, , определяемая по формуле

; (39)

- относительное демпфирование при вертикальных колебаниях фундамента, определяемое согласно указаниям п. 1.28 или п. 1.37;

- расстояние от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести установки, до края верхней грани фундамента в направлении действия сил и моментов, м.

10. Амплитуды горизонтальных колебаний массивных и стенчатых фундаментов при вращении относительно вертикальной оси* , , м, следует определять по формуле

, (40)

где - расстояние от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести установки, до наиболее удаленной точки фундамента, м;

- амплитуда (угол поворота), рад, вращательных колебаний фундамента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести установки, определяемая по формуле

; (41)

здесь - расчетное значение возмущающего момента, (), относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести установки;

- коэффициент жесткости основания при упругом неравномерном сдвиге, (), определяемый в соответствии с требованиями п. 1.27 или п. 1.36;

- относительное демпфирование для вращательных колебаний фундамента относительно вертикальной оси, определяемое в соответствии с требованиями п. 1.29 или п. 1.37;

- угловая частота вращательных колебаний фундамента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести установки, , определяемая по формуле

, (42)

где - момент инерции масс всей установки (фундамента с засыпкой грунта на его обрезах и выступах и машины) относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести установки, ().

______________________________

* Формулы используются при расчете колебаний фундаментов оппозитных компрессоров.