МАССИВНЫЙ ФУНДАМЕНТ ПОД ВИБРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Полезная модель относится к несущим строительным конструкциям промышленных зданий, а именно к массивным фундаментам, используемым под установку оборудования с повышенным режимом работы и испытывающим динамические воздействия.
Известна регулируемая опора для вибрационных устройств по патенту РФ на изобретение №2082036. Опора содержит: нижнее основание и верхнее основание, упругие пластины с центральным отверстием, выполненные, например, из резины, ограничительные стержни, пропущенные в отверстия продольных бортов нижнего основания, которое выполнено в виде металлического короба, содержит плиту с отверстиями под фундаментные болты, продольные борта и поперечные борта. Ограничительные стержни закреплены с двух концов гайками. Упругие прямоугольные пластины, имеющие двусторонние фаски по контуру, размещены между продольными и поперечными бортами без зазора и вплотную к ним своими торцевыми поверхностями. Верхнее основание состоит из опорной плиты, усиленной ребрами, приваренными к вертикальному штырю и опорному кольцу, на котором размещено упругое кольцо из полимерного материала. Нижний конец штыря без зазора помещен в центральные отверстия упругих пластин. Между нижним концом штыря и плитой имеется зазор, обеспечивающий возможность вертикальных упругих перемещений верхнего основания относительно нижнего основания опоры. Сверху штыря жестко закреплен направляющий конусный наконечник, на который своим посадочным отверстием помещен колеблющийся объект.
Данная опора для вибрационных устройств позволяет создавать виброустановки с колеблющимся объектом практически любой большой массы и габаритов, упрощает их конструкцию, уменьшает расход материалов, улучшает условия монтажа и изменения жесткости опор, однако данная опора не может использоваться под оборудование с повышенными режимами работы. В частности не обеспечивается повышенная повышенная несущая способность фундамента при действии многократно повторяющейся нагрузки.
Известны виброизолированные фундаменты, которые используются в строительстве для машин и оборудования с динамическими нагрузками (патенты на изобретение №2281998, 2282001, 2283398). Эти фундаменты содержат ванну, фундаментный блок, размещенный в ванне с зазором относительно ее днища и стенок, и виброизоляторы, которые связаны с фундаментным блоком. Все указанные фундаменты различаются конструктивным выполнением виброизоляторов.
В качестве недостатков каждой из представленных конструкций виброизолированных фундаментов можно отметить низкую прочность бетона верхней части фундаментного блока, на которую непосредственно передается вибрационное воздействие.
За прототип принят виброизоляционный фундамент по авторскому свидетельству СССР №1434037, МПК E02D 27/44, который содержит ванну (короб) и фундаментный блок, который размещен в ванне с зазором относительно ее стенок и днища и опирается на виброизоляторы, установленные на днище ванны. Виброизоляторы выполнены в виде Катковых опор, связанных между собой пружинами, и наклонных стержней, шарнирно смонтированных на Катковых опорах. В днище фундаментного блока выполнены радиусные выемки с опорными поверхностями, образующие которых перпендикулярны направлению перемещения Катковых опор. Выемки ограничены в нижней части упорами. Каждый наклонный стержень своим свободным концом размещен в соответствующей радиусной выемке, контактирует с ее опорной поверхностью и подпружинен в направлении уменьшения угла его наклона относительно вертикали. Конструкция по прототипу обладает повышенными защитными свойствами к виброударным нагрузкам, что приводит к повышению эффективности виброизоляции фундамента.
Данный виброизоляционный фундамент обладает повышенными защитными свойствами к виброударным нагрузкам благодаря наличию трех ступеней виброзащитного каскада, вследствие разной жесткости которых снижается собственная частота колебаний системы в вертикальном направлении, что улучшает виброизолирующие свойства фундамента при динамических нагрузках. Недостатком данного фундамента является низкая прочность бетона верхней части фундаментного блока, на которую непосредственно передается вибрационное воздействие. Низкая прочность фундаментного блока снижает долговечность и живучесть применяемого виброизоляционного фундамента.
Задача полезной модели - обеспечить повышенную прочность, долговечность и трещиностойкость железобетонного фундамента при действии многократно повторяющейся нагрузки (вибрации) при одновременном уменьшении материалоемкости. Технический результат, на достижение которого направлена решаемая задача, заключается в повышении сопротивления динамическим нагрузкам массивного железобетонного фундамента путем упрочнения, а также в снижении вибрационного воздействия на фундамент путем частичного гашения вибраций в подшаботной прокладке.
Задача решена следующим образом.
Заявляемый в качестве полезной модели массивный фундамент под вибрационное оборудование, как и прототип, содержит жесткий монолитный короб, фундаментный блок, предназначенный для установки на нем вибрационного оборудования и размещенный в коробе с зазором относительно стенок и днища короба, и виброизоляторы, установленные на днище короба, на которые опирается фундаментный блок.
В отличие от прототипа массивный фундамент под вибрационное оборудование согласно полезной модели дополнительно содержит подшаботную прокладку для вибрационного оборудования, выполненную, например, из дубовых брусьев, собранных в один или несколько щитов толщиной не менее 100 мм. Фундаментный блок состоит из двух слоев, нижний из которых выполнен из железобетона, а верхний слой - из сталефиброжелезобетона. Отличием является и то, что в центральной части верхнего слоя фундаментного блока выполнена выемка для установки в ней через подшаботную прокладку вибрационного оборудования. Кроме того в центральной части короба выполнен приямок, и в нем установлена дополнительная опора для фундаментного блока, на которую он опирается через виброизолятор.
Наилучшим вариантом выполнения фундаментного блока является такой, когда высота его верхнего сталефиброжелезобетонного слоя составляет 1/3 высоты фундаментного блока.
Такие свойства сталефибробетона, как повышенные ударная прочность, вязкость, пластичность, высокая прочность при воздействии многократно действующей нагрузки позволяют применять его для армирования конструкций, подверженных интенсивным динамическим воздействиям, многократно повторяющимся и вибрационным нагрузкам. Наличие сталефиброжелезобетонного слоя позволяет повысить в 2-3 раза прочность, долговечность и живучесть массивного фундамента под вибрационное оборудование.
Помимо этого, подшаботная прокладка частично гасит вибрации и препятствует распространению их на фундамент.
Следовательно, заявляемый массивный сталефиброжелезобетонный фундамент позволяет существенно повысить жизненный цикл фундаментов под вибрационное оборудование. А именно, увеличить межремонтный период основных строительных фондов производства. При этом, появляется возможность применения более современного и мощного оборудования на тех же площадях за счет увеличения несущей способности, долговечности и живучести фундаментов.
Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое устройство, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежом, на котором приведен общий вид массивного сталефиброжелезобетонного фундамента под вибрационное оборудование.
Конструкция фундамента 5 смонтирована на подфундаментный короб 1 и состоит из двух слоев по высоте: первый слой 7 - железобетонный, второй 6 - сталефиброжелезобетонный. Фундамент 5 опирается черз виброизоляторы 9 на подфундаментный короб 1 и в центре для уменьшения расчетного пролета опирается на фундаментную опору 8 под виброизолятор 9. В качестве виброизоляторов могут быть использованы любые упругие элементы, например, массивные металлические пружины или резиновые амортизаторы. Для уменьшения интенсивности вибрации, а следовательно, для уменьшения разрушительных воздействий на фундамент, между поверхностью фундамента 5 и оборудованием 4 делают подшаботную прокладку 3, состоящую из дубовых брусьев, собранных в один или несколько щитов. Толщину каждого щита принимают в зависимости от величины вибрации, но не менее 100 мм. Возможно и иное выполнение подшаботной прокладки согласно разработанному проекту.
На фундамент 5 в центре устанавливается вибрационное оборудование 4 через подшаботную прокладку 3. На жесткий монолитный подфундаментный короб 1 сверху укладывается бетонный пол 2.
Верхний сталефиброжелезобетонный слой 6 фундамента 5 примыкает к подшаботной прокладке 3. Армирование фундамента осуществляется согласно проектным нормативам.
Устройство работает следующим образом.
При вибрационном воздействии оборудования 4 возбуждение через верхний сталефиброжелезобетонный слой 6 передается на нижний железобетонный слой 7 и гасится виброизоляторами 9. При этом интенсивность вибрационного воздействия практически полностью воспринимается верхним сталефиброжелезобетонным слоем 6, который является более эффективным при динамическом воздействии, чем железобетонный слой 7, в связи с чем не происходит разрушений нижнего слоя 6, т.к. деформационная волна практически погашается при достижении нижнего слоя. С помощью виброизоляторов 9 происходит гашение динамических вибрационных волн на весь фундамент и за счет них обеспечивается общая устойчивость.
Кроме того, за счет применения слоя из сталефиброжелезобетона требуется меньший расход арматуры у предлагаемого фундамента по сравнению с обычным железобетонным, материалоемкость фундамента получается ниже, чем у прототипа. Применение предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность гашения колебаний и снизить материалоемкость системы вибрационной защиты.