Виброизоляция фундаментов под оборудование реферат

Обновлено: 05.07.2024

Одним из наиболее эффективных мероприятий, позволяющим эффективно защищать здания от воздействия вибрации является устройство зданий на упругих опорах. Этот прогрессивный метод защиты зданий позволяет эффективно снизить передачу вибраций. Для устройства упругих прокладок используются специальные материалы, которые дают возможность проектировщику создавать различные конструкции изолирующей опоры, как то: полноплоскостную, ленточную или точечную (рис.31, 32, 33).

Применение материала SYLOMER® например, исключает наличие жестких требований относительно того, в каком месте здания (конструкции) должна находиться упругая прослойка. Упругое разделение осуществляется там, где это наиболее благоприятно для проектирования. Свойствами, необходимыми для реализации эффективной виброзащиты здания, материал обладает уже "сам по себе". Он характеризуется объемной сжимаемостью, т.е. даже покрытый оболочкой материал не теряет своей упругости, отличается благоприятным соотношением динамической и статической жесткостей, не подвержен гидролизу, а также устойчив к воздействию обычно встречающихся на стройке химических соединений, разбавленных щелочей и масел. Воздействие влаги на статическую и динамическую жёсткость очень незначительно даже при полном погружении материала в воду.

Как уже говорилось выше, опора на материал, снижающий вибрацию, может быть: полноплоскостной, ленточной или точечной. Определение того, какой вид опор является для здания наиболее благоприятным, зависит от требуемой собственной частоты и особенностей конструкции. Примыкающие элементы конструкций, такие как стены или потолки, могут быть выполнены как из монолитного бетона, так и из сборных блоков. Изготовленная из монолитного бетона площадь опоры обычно используется в качестве несъемной опалубки.

Устройство перекрытий на упругих опорах обычно производится с помощью армированных плит. Для полной изоляции здания от воздействия вибраций необходимо всю поверхность стен, расположенных над упругой опорой и соприкасающуюся с грунтом, отделить упругими прокладками.

Преимуществами полноплоскостной опоры являются простота строительного исполнения и минимальный риск образования акустических мостиков из-за ошибок при укладке матов. Разделение обычно устраивается между плитой пола и основанием или слоем бетонной подготовки. Для большей эффективности основание должно быть как можно более жёстким. Воздействующие на здание нагрузки, распределяясь на большей площади, благодаря полноплоскостной опоре, передаются на основание. Специальные конструкции для перераспределения нагрузок на ленточные или точечные опоры не требуются. Структурных колебаний плиты пола при реализации полноплоскостной опоры в значительной мере удаётся избежать.

Рис.31 Устройство полноплоскостной опоры

Применение ленточной опоры рекомендуется при реализации линейной передачи нагрузки. Упругая прослойка при этом располагается, как правило, в области фундамента или непосредственно под перекрытием подвала. Пол или потолок подвала, а также стены над ними можно монтировать непосредственно на ленточных опорах. Для эффективной изоляции структурных вибраций примыкающие к упругой прослойке элементы конструкций должны быть очень жёсткими и не обладать выраженными резонансными свойствами.
Преимуществом расположения упругой прослойки в области фундамента является возможность сооружения здания традиционными способами после завершения работ в области фундамента. Появление акустических мостиков вследствие строительных дефектов практически исключается.

При размещении упругой прослойки под плитой перекрытия подвала изоляция стен подвала не требуется. Однако все соединения между подвалом и элементами здания на упругих опорах (например, лестницы и технические проемы) нужно отделить упругими элементами.

Рис.32 Устройство ленточной опоры

Упругое разделение точечного вида рекомендуется устраивать в конструкциях на свайном основании или при опирании на отдельные стойки/колонны. Приложенная нагрузка является определяющей при выборе типа упругого материала. Оптимальное сжатие выбранного типа материала достигается изменением площади опоры с помощью свайных наголовников. Для точечной опоры, как правило, применяются материалы с высокими объёмными массами. Точно так же, как и при полноплоскостной и ленточной опорах, основание для опор, а также примыкающие элементы конструкций должны быть очень жёсткими. (По материалам фирмы Getzner®),

Рис. 33 Устройство точечной опоры

Отмостка

Чтобы предупредить проникновение дождевых и талых вод в подземные части здания, осуществляют планировку поверхности участка под застройку, создавая необходимый уклон для отвода поверхностных вод от здания. А по периметру здания устраивают отмостку.

Отмостка располагается на уровне земли и служит для защиты фундамента от атмосферных осадков. Ширина отмостки, в зависимости от назначения здания или сооружения и от грунтовых условий, может быть от 0,5 до 2,0м, но не менее чем на 200мм шире карниза, чтобы вода, стекающая с крыши, не размывала грунт и не застаивалась под домом.

Отмостка должна иметь поперечный уклон (от дома или сооружения) (1:5) и может быть выполнена с продольным уклоном не менее 0,03. В этом случает отмостка должна обязательно заканчиваться бордюрным камнем.

По краю отмостки можно устроить водоотводную канавку. Отмостку также можно закончить бордюрным камнем. В этом случае вода будет стекать вдоль здания и сходить в дрену или ливневую канализацию. Если здание имеет значительную длину, то выполняется разуклонка отмостки и дрены должны быть предусмотрены по двум углам здания.

Отмостка по периметру здания или сооружения независимо от конструкций одежды (асфальтовая, бетонные плиты, монолитный бетон, булыжный камень, гравий, щебень) должна иметь подготовку из местного уплотненного грунта или мягкой уплотненной глины толщиной слоя не менее 15см Отметка бровки отмостки должна превышать планировочную отметку не менее чем на 0,05м.

Отмостка выполняется из бетона со швами, компенсирующими температурные расширения.

Рис. 34 Варианты устройства отмосток

Пандус

Для обеспечения доступности маломобильных лиц в местах перепада уровней (превышающего 4см между горизонтальными участками пешеходных путей или пола в зданиях и сооружениях) следует предусматривать устройство пандусов.

Конструкции пандусов и их ограждений следует выполнять из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 2 часов.

В исключительных случаях допускается предусматривать винтовые пандусы, величина внутреннего радиуса которых рассчитывается. Длина промежуточных горизонтальных площадок винтового пандуса по внутреннему его радиусу должна составлять не менее 2 м.

Уклон пандуса в зависимости от его длины не должен превышать величин, указанных в приложении ВСН 62-91*.

По внешним боковым краям пандуса следует предусматривать бортики высотой не менее 5 см.

По обеим сторонам пандуса должны предусматриваться ограждения высотой не менее 0,9 м с поручнями. Поручни должны быть двойными на высоте 0,7 и 0,9 м, а для детей – на высоте 0,5 м. Длина поручней должна быть больше длины пандуса с каждой стороны не менее чем на 0,3 м.

Пандус, служащий путем эвакуации со второго и вышележащих этажей должен быть непосредственно связан с выходом наружу из здания или сооружения.

Рис.35 Фрагмент плана подземного гаража с рампой и пандусами

Также пандусы устраиваются в промышленных и общественных зданиях и сооружениях для возможности заезда по ним автомобильного транспорта при наличии перепада между отметкой пола и отметкой земли. Уклон пандуса должен иметь соотношение 1:7. Покрытие пандусов (рамп) должно исключать скольжение.

Рампы в автостоянках должны отвечать следующим требованиям:

- продольный уклон закрытых прямолинейных рамп по оси полосы движения должен быть не более 18%, криволинейных рамп – не более 13%, продольный уклон открытых (не защищенных от атмосферных осадков) рамп – не более 10%;

- поперечный уклон рамп должен быть не более 6%;

- на рампах с пешеходным движением должен предусматриваться тротуар шириной не менее 0,8 м.

Фото … Пандус для маломобильных групп населения в г.Оломоуц

Деформационные швы

Здания большой протяженности подвержены деформациям под влиянием колебаний температуры наружного воздуха в течение года, неравномерных осадок грунта основания, сейсмических явлений и других причин. Во всех этих случаях в стенах, перекрытиях, покрытиях и других частях здания могут появиться трещины, резко снижающие прочность и эксплуатационные качества здания. Для предупреждения появления трещин в несущих и ограждающих конструкциях предусматривают деформационные швы, разрезающие здание на отсеки.

Обычно деформационные швы предусматривают в зданиях: со сложной формой фундаментов, в конструкциях примыканий подземных гаражей к основному зданию; с большой протяженностью; разноэтажных, между основным зданием и пристройкой, стоящей на отдельном фундаменте.

В сооружениях:между чашей бассейна и остальной конструкцией здания; на открытых многоэтажных автостоянках и др.

Рис. 36 Некоторые варианты устройства деформационных швов

В зависимости от назначения применяют следующие деформационные швы:

Температурные швы делят здание на отсеки от уровня земли до кровли включительно, не затрагивая фундамента, который, находясь ниже уровня земли, испытывает температурные колебания в меньшей степени и, следовательно, не подвергается существенным деформациям. Расстояние между температурными швами принимают в зависимости от материала стен и расчетной зимней температуры района строительства.

Отдельные части здания могут быть разной этажности. В этом случае грунты основания, расположенные непосредственно под различными частями здания, будут воспринимать разные нагрузки. Неравномерная деформация грунта может привести к появлению трещин в стенах и других конструкциях здания. Другой причиной неравномерной осадки грунтов основания сооружения могут быть различия в составе и структуре основания в пределах площади застройки здания. Тогда в зданиях значительной протяженности даже при одинаковой этажности могут появиться осадочные трещины. Во избежание появления опасных деформаций в зданиях и уменьшения чувствительности к неравномерным осадкам одноэтажных и многоэтажных зданий устраивают вертикальные осадочные швы. Эти швы в отличие от температурных разрезают здание по всей их высоте включая фундаменты на отдельные части.

Для беспрепятственной осадки в зазоры между фундаментами вставляют доски, обернутые толем (или любым современным гидроизоляционным материалом). В зданиях с подвалами устанавливают доски с наружной стороны стены, вынимают раствор, и швы в этих местах заполняют битумом.

Рис.37 Осадочный шов

Если в одном здании необходимо использовать деформационные швы разных видов, их по возможности совмещают в виде так называемых температурно-осадочных швов.

Антисейсмические швы применяются в зданиях, строящихся в районах, подверженных землетрясениям. Они разрезают здание на отсеки, которые в конструктивном отношении должны представлять собой самостоятельные устойчивые объемы. По линиям антисейсмических швов располагают двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в систему несущего остова соответствующего отсека.

Усадочные швыделают в стенах, возводимых из монолитного бетона различных видов. Монолитные стены при твердении бетона уменьшаются в объеме. Усадочные швы препятствуют возникновению трещин, снижающих несущую способность стен. В процессе твердения монолитных стен ширина усадочных швов увеличивается; по окончании усадки стен швы наглухо заделывают.

Существует три типа сооружений по жесткости:

1. абсолютно гибкие (например, земляные насыпи. Для получения проектных отметок насыпи ее делают выше на величину ожидаемой осадки, т.е. придают насыпи строительный подъем);

2. абсолютно жесткие (не могут искривляться. Такие сооружения получают крен без деформации, например, дымовые трубы, доменные печи и т.п.)

3. обладающие конечной жесткостью (относятся большинство зданий и многие сооружения. Такие здания при неравномерной осадке получают искривления вследствие чего становится возможным образование трещин в несущих элементах. Отдельные здания обладают незначительной конечной жесткостью и их можно считать практически гибкими. Такие здания следуют за перемещениями грунта, и только значительные неравномерные осадки способны вызвать у них появление трещин. Это - невысокие одноэтажные здания с разрезными балками покрытия).

Фундаменты могут иметь следующие деформации - прогиб-выгиб, перекос, крен, кручение.

Неравномерность осадок здания может быть обусловлена неоднородностью основания, неодинаковой или неодновременной загрузкой фундаментов, динамическим воздействием на грунт основания, изменением уровня грунтовых вод в процессе эксплуатации.

На сегодняшний день наряду с традиционным устройством деформационного шва возможно устройство и эластичного шва. Эластичные деформационные швы обеспечивают:

Современные сооружения все чаще возводятся на строительных площадках, подвергаемых вибрационным воздействиям, в том числе на земле, примыкающей к землеотводу под метро или железную дорогу. Такие источники становятся причинами для появления колебательных движений определенных конструктивных элементов зданий, значительно превышающих определенные уровни, разрешенные для людей. Чтобы минимизировать эти проявления, применяется виброизоляция фундамента.

Источники вибраций и их основные характеристики

Основными источниками, создающими вибрацию в комнатах различного предназначения, считаются транспортные средства и промышленные агрегаты, способные создавать во время работы существенные нагрузочные воздействия динамического характера, способствующие появлению вибрирования в почвенном составе с дальнейшим переходом на элементы сооружения.

Для сооружений больше всего неблагоприятных проявлений создают следующие источники:

метрополитен;
трамвайные пути;
железнодорожное полотно.

Исследовательскими путями доказано, что уровень колебаний с постепенной удаленностью от источника, образующего возмущение, постепенно затухают, но скоростной режим данного процесса во многом зависим от многочисленных условий на путти распространения.

К ним относятся:

вариант прокладки рельсов;
параметры толщины тоннельных стен;
характеристики почвенного состава;
заглубленность и тип фундаментной основы;
конструктивные особенности строящегося объекта.

В случае, если объект располагается близко от рельсовых путей, вибрация в его помещениях способна превысить нормативные значения, утвержденные нормативными документами, в десять раз, что составляет разницу в 20 дБ. Если рассматривать спектральный состав таких вибраций, то в нем преобладают октавные полоски, среднегеометрическое частотное значение которых достигает 31.5 и 63 Гц.

Источником вибрации можно считать инженерное и технологическое оборудование, устанавливаемое в зданиях. При составлении проекта приходится принимать в расчет тот факт, что такое оборудование является причиной вибрации несущих стен, вызывая сверхнормативные шумовые эффекты.

Примерами такого оснащения являются:

вентиляционные системы;
кондиционеры;
водопроводные и отопительные коммуникации;
лифты;
трансформаторные подстанции.

По своему происхождению вибрационные проявления бывают:

механическими. Создаются неуравновешенными и находящимися в движении массами, ударными явлениями, стуком в зазорных местах;
аэрогидродинамическими. Источником является работающая компрессорная установка, образующиеся вихри в вентиляторах и насосах.

Материалы, используемые для виброизоляции

Изолировать вибрацию возможно, как в источнике, создаваемом помехи, так и непосредственно в ее приемнике. Предпочтительней считается первый вариант, для решения которого имеется несколько способов. К сожалению, в большинстве случаев решение вопроса таким способом не представляется возможным.

В подобной ситуации проблему приходится решать на стадии проектирования объекта, предусматривая изолирование его от вибраций. Одним из самых результативных вариантов оснащения виброизоляцией объекта является возведение его на упругие полиуретановые опоры из эломастеров – Sylomer.

Пользуясь такими материалами, можно разработать массу вариантов приспособлений виброизоляции:

полноплоскостную;
ленточную;
точечную.

Используемый с этой целью материал представлен аналогом пружин, конструктивно соединенных с амортизаторами. Он имеет оптимальное соотношение параметров жесткости динамического и статистического характера, отличается ячеистым структурным строением и способностью поглощать в влагу в определенных количествах. Вода оказывает незначительное воздействие на оба показателя жесткости, даже если материал полностью находится в жидкости. Повреждения его исключены, грязь внутрь не попадает из-за небольшого размера пор.

Второй вариант материала (Sylodyn) представлен пружинами без амортизирующих приспособлений. Его закрытая пористая структура позволяет использовать такой виброизолятор даже при неглубоком залегании грунтовых вод.

Конструкции виброизоляций объектов

Опоры на указанных материалах бывают точечными, ленточными и полноплоскостными.

Конкретный вариант определяется с учетом требуемых собственных частот и конструктивных особенностей сооружения.

Примыкающие элементы, к которым относятся стены и потолочные перекрытия, изготавливаются из монолитного железобетона или сборных бетонных элементов.

В первом случае опорную площадь используют вместе опалубочной системы несъемного типа. На матах же устраивается и арматурный каркас. Если применяются мягкие опорные материалы, их площадь увеличивается подкладками, чтобы стальные арматурные прутья не продавливали маты. Блоки, изготовленные в заводских условиях, просто выставляются на опорный материал.

Перекрытия на опорах с элементом упругости выполняются армированными плитами. Чтобы полностью изолировать сооружение от вибрационного воздействия, следует все стены, располагающиеся над упругой опорой и соприкасающиеся с почвенным составом, отделить упругой прокладкой.

Достоинством полноплоскостной опоры считается легкость монтажа и незначительные риски появления акустических проявлений в результате ошибочных действий, допущенных во время укладки матов. Для лучшей эффективности основа делается максимально жесткой. Нагрузочные усилия, воздействующие на объект, распределяются на большую площадь за счет полноплоскостной опоры, подаются в основание. Особых конструкций, перераспределяющих нагрузки на ленточную или точечную опору, не требуется.

При устройстве такой виброизоляции фундамента под промышленное оборудование получается в большей степени избегать структурных вибрирований пола.

Использование ленточных опор рекомендовано в ситуациях, когда происходит линейная передача нагрузочного усилия. Упругий слой располагается как возле фундаментной основы, так и под защищаемым межэтажным перекрытием (1 – 2 этаж). Непосредственно в таком случае появляется возможность сэкономить на объемах используемого для виброизоляции материала. В связи с тем, что цокольная часть и подвальное помещение в подобной ситуации от вибраций не защищены, применять материал по всему периметру фундаментной основы необходимости нет.

Использование упругих разделений точечных видов обосновывается конструкциями с фундаментными основами из свайных или столбчатых опор. Прилагающаяся нагрузка окажется определяющим фактором в выборе варианта материала. Для точечной виброзащиты фундаментов под оборудование используют наиболее плотный тип материала.

Фундамент работающей машины передает колебания от оборудования в толщу грунтов. Для уменьшения вибраций проектируемого фундамента и их воздействия на соседние сооружения и установки выбирают более спокойные машины и рационально размещают их в помещении. Целесообразно предварительно уплотнить и укрепить грунты. В необходимых случаях используют различные средства для гашения колебаний и их амортизации.

Колебания фундамента гасят, присоединяя к нему некоторую массу, например консольные увеличения фундамента, устроенные у его подошвы. Для гашения горизонтальных колебаний эффективно использовать плиту, уложенную на поверхности грунта и соединенную с вибрирующим фундаментом гибкой связью. В некоторых случаях для удобства присоединяемую к фундаменту плиту выносят за пределы стен здания. Иногда применяют динамические гасители в виде массы, присоединенной к фундаменту пружинами. Динамические гасители требуют специального расчета и настройки при монтаже.

Для уменьшения динамического воздействия машины на фундамент применяют амортизаторы, что обосновывают динамическим расчетом. При этом выявляют условия режима, обеспечивающие минимальную частоту и амплитуду колебаний оборудования и его фундамента. Если эти условия окажутся нарушенными, то амортизатор из глушителя колебаний становится резонатором и колебания фундамента значительно усилятся.

Прогрессивным способом установки технологического оборудования является установка без фундаментов и заливки цементом - с помощью специальных упругих опор. Такой способ имеет следующие преимущества: сокращает продолжительность монтажа машин до 80%; упрощает и ускоряет перестановку оборудования при перестройке технологических процессов и при переходе на производство новых изделий; существенно снижает шум и запыленность воздуха в цехах.

Виброопоры можно классифицировать по типу упругого элемента: резиновые, резинометаллические, цельнометаллические, виброизоляционные опоры из фетра и пробки.

Резиновые опоры. Для виброизолирующих опор используют натуральную и синтетическую резину. Натуральная резина имеет хорошие низкотемпературные свойства, однако быстро теряет прочность при температуре более 65 °С, разрушается под действием масел, под действием солнечного света уменьшается прочность. Поэтому широкое применение получили синтетические, особенно силиконовые резины (они выдерживают температуру от-55° до 200 °С).

Одним из важнейших качеств виброизолятора является демпфирование. Оно зависит от твердости резины, формы упругого элемента и от вида деформации. Так, например, виброизоляция в горизонтальных направлениях для резиновых блоков более эффективна, так как модуль упругости резины на сдвиг в 3-6 раз меньше модуля упругости на сжатие (в зависимости от конфигурации резинового блока).

Наиболее простыми видами опор, в которых резина работает на сжатие, являются подкладки и ковры. Их преимущество заключается в том, что под оборудование оперативно ставят пластину соответствующей площади, что по сравнению с другими видами виброопор намного дешевле. Однако при использовании подкладок и ковров к качеству пола предъявляют очень высокие требования, так как выверка оборудования по высоте при такой установке затруднена.

Наиболее простыми являются гладкие сплошные резиновые подкладки. Из-за большой жесткости их используют только при изоляции шумов и высокочастотных колебаний. Для тяжелого оборудования применяют ковры и подкладки из сплошной резины с рифленой поверхностью (рис. 3.4, а). Для виброизоляции очень больших ударных нагрузок, высокочастотных вибраций и шумов используют тканевые подкладки, пропитанные специальными синтетическими резинами.

Резинометаллические опоры. Кроме резиновых подкладок и ковров часто применяют резинометаллические опоры, в которых резиновый упругий элемент скреплен с металлической арматурой. Преимущества этих опор следующие: их можно надежно прикреплять как к машине, так и к опорной поверхности для исключения смещения машины при сильных вибрациях и ударах; с помощью арматуры можно защитить резиновый элемент от попадания масла, растворителей, агрессивных жидкостей, солнечного света, что увеличивает срок их службы; возможность регулировки устанавливаемой машины по высоте.

Рис. 3.4. Виброзащитные устройства:

А - установка машин на упругих подкладках: 1,3 — виброустойчивые подкладки; 2 - вулканизированная резина; б - трехслойные подкладки: 1, 3 — металлические детали (кольца, пчастины); 2 — вулканизированная резина; в — пружинные амортизаторы: 1 - винт с правой и левой резьбой; 2 - гайка; 3, 4 - пчастины; 5 — пружины; 6 — основание

Различные резинометаллические виброопоры показаны на рис. 3.4, б. Резинометаллические виброопоры работают на сжатие, так как при растяжении трудно обеспечить надежные условия закрепления из-за опасности разрыва резины при наличии даже небольших поверхностных повреждений.

Цельнометаллические опоры. Цельнометаллические виброопоры имеют ряд преимуществ перед резинометаллическими: позволяют получать очень большие деформации и, следовательно, низкие собственные частоты колебаний; могут работать в широком диапазоне температур (практически без изменения характеристик); их деформация мало увеличивается со временем при постоянно прилагаемой номинальной нагрузке; упругие характеристики их можно точно рассчитать; стоимость их ниже, чем ре- зинометаллических.

Существенным недостатком цельнометаллических виброопор является то, что они хорошо передают колебания высоких частот (звук) и требуют в ряде случаев дополнительно вводить какой-либо звукоизолирующий элемент.

Цельнометаллические виброопоры классифицируют по форме упругого элемента на три группы: опоры со спиральными пружинами, с листовыми пружинами (рессоры) и из объемной металлической сетки.

В спиральной пружине демпфирование весьма мало, поэтому в ней могут возбуждаться высокочастотные колебания. В опоры со спиральными пружинами обычно вводят демпферы и звукоизолирующие наполнители.

На рис. 3.4, в показана опора, демпфирование в которой осуществляется вязкой жидкостью (битумной массой), причем степень демпфирования может регулироваться вязкостью жидкости и площадью движущихся в жидкости деталей.

Рессоры позволяют получить значительные деформации при весьма больших допускаемых нагрузках. Демпфирование в них происходит из-за трения между листами и сравнительно велико. Рессоры имеют большую податливость только в одном направлении. Поэтому их применяют только для виброизоляции в вертикальном направлении.

Виброизоляционные опоры из фетра и пробки. Фетровые маты толщиной 6-70 мм делают при сжимающей нагрузке из различных сортов шерстяного фетра. Фетр нечувствителен к действию масел, консистентных смазок, органических растворителей, холода, влажности, озона, солнечного и ультрафиолетового света.

Шерсть, из которой изготовлен фетр, содержит в себе маслянистые вещества (ланолин). Поэтому при относительном движении волокон при колебаниях возникает значительное демпфирование. Фетровые маты преимущественно используют для звукоизоляции небольших и средних машин.

Ячеистая структура виброизоляционных опор из пробки обеспечивает очень высокое демпфирование при подавлении высокочастотных вибраций и шумов.

В тех случаях, когда в виброопорах нужно сочетать высокие эластичные свойства одних материалов и большие значения демпфирования других материалов, применяют комбинированные подкладки для виброопор. Для виброизоляции тяжелых машин и строительных конструкций используют свинцово-ас - бестовые подкладки.

Рис.31 Устройство полноплоскостной опоры

Рис.32 Устройство ленточной опоры

Читайте также: