CUPRINSUL PREZENTĂRII

1. INTRODUCERE

2. MAŞINI INDUSTRIALE

3. FUNDAŢII DE MAŞINI

4. PRESCRIPŢII DE PROIECTARE

5. CONCLUZII

 

Odată cu creşterea complexităţii şi dimensiunilor utilajelor şi maşinilor grele, a devenit necesară construireaunor fundaţii, pentru aceste tipuri de maşini, care să fie durabile şi stabile.

Fundaţiile pentru maşini industriale reprezintă o parte foarte importantă în construcţia unei fabrici, în special a celor industriale. Aceste fundaţii sunt supuse încontinuu la încercări mai ales dinamice.

1. INTRODUCERE

Datorită cedării fundaţiilor maşinilor grele din diverse motive, pierderile rezultate sunt semnificative şi, prin urmare, timpul de reparare joacă un rol foarte important. O bună alegere a materialelor şi o proiectare eficientă conduce la o mai bună stabilitate a acetor tipuri de fundaţii.

Costul unei fundaţii de maşini, reprezintă o mică parte din costul echipamentelor şi dacă aceste fundaţii sunt construite inadecvat se poate depăşi de multe ori valoarea investiţiei iniţiale.

CLASIFICAREA MAŞINILOR INDUSTRIALE:Maşini rapide - nm>1500 rot/min (grupuri

turbogeneratoare, motoare electrice)Maşini de viteză mijlocie - nm < 500-1000 rot / min ( motoare Diesel compresoare )Maşini lente - cu nm < 300 rot / min.

În studiul mecanic al sistemului oscilant apar 3 elemente:maşina considerată ca sursă vibrantă;fundaţia considerată ca un masiv rigid;stratul elastic - terenul de fundare, piloţi şi pături

elastice.

2. MAŞINI INDUSTRIALE

Fig.1, 2 Maşini industriale

VIBRAŢII PRODUSE DE MAŞINI INDUSTRIALE:

Vibraţiile produse de maşini pot avea cauze variate : VIBRAŢII produse de PROCESUL TEHNOLOGIC-

FUNDAŢIA trebuie sa aibă rolul de a ATENUA VIBRAŢIILE;

VIBRAŢII rezultate din MODUL DE FUNCŢIONARE AL MAŞINII - soluţii constructive aplicate la maşină, respectiv FUNCŢIONAREA LA TURAŢII MAI MICI;

VIBRAŢII rezultând din INEXACTITĂŢI DE EXECUŢIE – trebuie combătute prin ECHILIBRU STATIC ŞI DINAMIC cât mai bun;

VIBRAŢII din UZURI ŞI DEFECTE DE FUNCŢIONARE -

sunt printre cele mai periculoase, MĂRIMEA lor fiind greu de evaluat, iar EFECTUL ESTE DE MULTE ORI FATAL.

Efectele dăunătoare ale trepidaţiilor

Vibrar Clasa trepidaţiilor

Efectul asupra clădirilor

10-20 Trepidaţii uşoare

Nu prezintă pericol

20-30 Trepidaţii mijlocii

Nu prezintă pericol

30-40 Trepidaţii puternice

Deteriorări uşoare, fisuri ziduri

40-50 Trepidaţii grele

Fisuri în ziduri principale

50-60 Trepidaţii foarte grele

Distrugerea clădirii

Nivelul vibraţiei Efectul asupra omului şi sursele

trepidaţiilor 0-10 Unde de percepţie, variind după

dispoziţia corpului 10-20 Percepere generală

20-30 Zguduiri datorate vehicolelor, inadmisibile în clădiri

30-40 Trepidaţii în vehicole în mers liniştit

40-50 Trepidaţii în vehicole

50-60 Suportabile pe durată scurtă, trepidaţii puternice în vehicule

60-80 Trepidaţii producătoare de deranjamente fizice, rău de mare, mare, dureri.

Clasificarea trepidaţiilor

Efectul asupra fundaţiilor maşinii – trepidaţiile pot produce dislocări ale unor părţi ale fundaţiilor maşinilor, sfărâmături ale materialelor care formează păturile elastice (pluta), tasări nepermise şi în special inegale ale fundaţiilor. În urma dislocărilor, vibraţiile cresc, deci efectul dăunător se accentuează.

Efectul asupra preciziei de lucru a maşinii Efectul asupra etanşeităţii şi izolării

conductelor - vibraţiile produc uzura garniturilor la locurile de îmbinare a conductelor, ele pot cauza deterioarea păturilor izolatoare ale conductelor de aburi. Atunci când vibraţiile nu pot fi complet înlăturate, conductele trebuie prevăzute cu racorduri elastice.

CLASIFICAREA FUNDAŢIILOR DE MAŞINI:

Din punctul de vedere al forţei dinamice (poate fi o forţă de inerţie a maselor neechilibrate sau un efect al şocului): Fundaţii pentru maşini care produc forţe

dinamice importante care necesită fundaţii calculate pe baza teoriei vibraţiilor.

Fundaţii pentru maşini care nu produc forţe dinamice, respectiv care transmit asupra fundaţiilor efecte dinamice neglijabile; fundaţiile limitându-se la anumite plăci, sau eventuale straturi de cauciuc, plută sau alte materiale elasice, pentru a amortiza zgomotele.

3. FUNDAŢII DE MAŞINI

CLASIFICAREA FUNDAŢIILOR DE MAŞINI:

Din punct de vedere constructiv: Fundaţii masive, ce pot fi de tip bloc sau de

tip cutie cu pereţi-diafragme, schematizate în calcul ca blocuri rigide, vibrând pe legături elastice (teren sau elemente artificiale);

Fundaţii în cadre, compuse din unul sau mai multe planşee (tabliere), stâlpi şi radier alcătuind un sistem spaţial, schematizate în calcul de obicei sub forma unor cadre plane sau spaţiale, vibrând pe legături elastice (teren sau elemente artificiale).

Fig.4 Fundaţia unei maşini cu abur

Blocul de fundaţie cu diferite goluri, canale şi buloane de fundaţie se află în subsolul sălii maşinilor.Radierul acestei fundaţii, este îngropat sub nivelul pardoselii subsolului.

Maşina este fixată pe fundaţie prin buloane. Rezemarea pe teren se face pe o suprafaţă dreptunghiulară.

Fig.3 Fundaţia unui compresor orizontal

Fig.6 Fundaţia masivă a unei turbosuflante

Fundaţia este alcătuită din radierul fundaţiei din beton, placa superioară şi stâlpii fundaţiei realizate din profile metalice

Fundaţia este alcătuită din cadre din beton armat

Fig.5 Fundaţia masivă a unui turbogenerator

MATERIALE FOLOSITE LA FUNDAŢIILE DE MAŞINI:

Fundaţiile de maşini se execută din beton, beton armat şi beton precomprimat.

Alte materialeÎn alcătuirea fundaţiilor de maşini se mai folosesc :materiale vibroizolante continue (PFL poros, tegofilm, nisip etc.) sau discrete (cutii cu resoarte metalice, lemn, plută, cauciuc etc.); unele servesc şi la etanşarea rosturilor;materiale hidroizolante cu rol de etanşare;materiale de lestare (pământ, balast, nisip etc.). Caracteristicile funcţionale şi de calcul ale acestor materiale se vor lua conform prospectelor furnizorilor sau normelor tehnice de produs în vigoare.

Principalul standard care stabileşte prescripţiile de proiectare pentru fundaţii de maşini, executate din beton, beton armat sau beton precomprimat, asupra cărora acţionează în special forţe cu intensităţi variabile rapid în timp (dinamice), provenind din funcţionarea maşinii al cărei suport îl constituie, este STAS 7206-78.

Proiectarea şi realizarea fundaţiilor de maşini trebuie să asigure :- rezistenţa şi stabilitatea fundaţiei;

- limitarea deplasărilor maxime ale fundaţiei datorită forţelor dinamice, la valorile admise;

- durabilitatea în timp, fără apariţia fenomenelor nedorite (deformări şi tasări mai mari decât cele admise, fisuri etc).

Proiectul unei fundaţii de maşină cuprinde piesele scrise şi desenate necesare realizării sale, pe amplasamentul stabilit.

4. PRESCRIPŢII DE PROIECTARE

DATE NECESARE PROIECTĂRII: Aceste date cuprind condiţiile tehnice pentru proiectarea

fundaţiilor de maşini supuse la solicitări dinamice şi anume:

maşini cu mecanisme bielă - manivelă (motoare Diesel, compresoare cu piston grupuri motocompresoare, gatere);

turboagregatele (turbogeneratoare \ turbocompresoare, motogeneratoare, turbosuflante);

maşini care produc şocuri (ciocane, ascensoare, concasoare);

laminoare; maşini-unelte, precum şi alte maşini care produc asupra

fundaţiei solicitări dinamice importante.

Tema de proiectare a fundaţiei trebuie sa conţină :

Date despre maşină.Date asupra şantierului si clădirilor unde

se proiectează construcţia şi anume:geologia terenului şi regimul apelor

freaticeproprietăţile fizico-mecanice ale solului.Amplasamentul fundaţiei proiectate faţă

de clădire şi în special faţă de fundaţiile ei.

PRESCRIPŢII DE CALCUL: La calculul fundaţiilor de maşini, acţiunile se clasifică,conform principiilor enunţate în STAS 10101/0-75 în :- acţiuni permanente;- acţiuni temporare de lungă durată;- acţiuni temporare de scurtă durată; - acţiuni excepţionale.

Gruparea acţiunilorCalculul fundaţiilor de maşini se efectuează considerându-se combinaţiile cele mai defavorabile, practic posibile, ale diferitelor acţiuni, denumite grupări de acţiuni.Grupările de acţiuni pentru calculul fundaţiilor de maşini se stabilesc conform tabelului care urmează.

GRUPAREA ACŢIUNILOR

Nr. crt. Grupări de acţiuni Acţiuni ce se pot introduce in

grupări

1 Gruparea I (fundamentală)

- acţiuni permanente - acţiuni temporare de lungă durată

2 Gruparea II (fundamentală suplimentată)

- acţiunile din gruparea fundamentală;

- una sau mai multe acţiuni temporare de scurtă durată

3 Gruparea III (specială) - acţiunile din gruparea II fundamentală;- una din acţiunile excepţionale

Calculul dinamic al fundaţiei cuprinde determinarea Calculul dinamic al fundaţiei cuprinde determinarea pulsaţiilor sau a frecventelor proprii ale fundaţiei, a pulsaţiilor sau a frecventelor proprii ale fundaţiei, a amplitudinilor, vibraţiilor si a sarcinilor statice înlocuitoare.amplitudinilor, vibraţiilor si a sarcinilor statice înlocuitoare.

PRESCRIPŢII DE CALCUL Calculul de rezistenţă al fundaţiei

trebuie efectuat pentru următoarele sarcini şi influente:

sarcini permanente sarcini dinamice, din funcţionarea

maximă, inlocuitoare sarcini accidentale, în timpul

montajului sarcini dinamice extraordinare,

din defecte funcţionale influenţa temperaturii.

Sarcinile permanente : greutatea proprie a maşinii , greutatea proprie a fundaţiei, greutatea si împingerea pamântului.

  Sarcinile statice înlocuitoare - trebuie

sa fie indicate de uzina furnizoare;

Şocurile de montaj: se vor indica de uzina furnizoare .

Sarcinile dinamice extraordinare : ce pot rezuta din defecte funcţionale se vor indica de uzina furnizoare.

Influenţa variaţiei de temperatură: va fi considerată conform prescripţiilor pentru materialul respectiv.

SE VOR EFECTUA:

Calculul la starea limită de rezistenţă Calculul la starea limită de oboseală

Calculul la starea limită de stabilitate a poziţiei

Calculul la starea limită de fisurare

Calculul la starea limită de deformaţie

Calculul la starea limită de rezonanţă

PRESCRIPŢII CONSTRUCTIVE: FUNDAREA Fundaţiile de maşini se vor aşeza direct pe terenul de fundare. Excepţie fac

cazurile când terenul de fundare este necorespunzător sau când evitarea rezonanţei nu este posibilă.

Se va evita fundarea directă pe terenuri afânate, susceptibile de tasări sub influenţavibraţiilor sau sub influenţa variaţiei nivelului apei subterane.

În asemenea cazuri, fie se va adopta un procedeu de fundare indirectă (chesoane deschise, puţuri, piloţi etc.) fie se vor lua măsuri de consolidare a terenului.

Fundaţiile pentru maşini mici precum şi cele cu mers liniştit (de ex. maşinile unelte) se pot funda, în mod excepţional, pe umpluturi bine compactate şi consolidate care să asigure o tasabilitate redusă şi o presiune admisibilă suficientă.

Cantitatea de armătură în fundaţiile masive de beton armat şi în radierele fundaţiilor în cadre va fi de min. 30 kg/m8 beton; cantitatea de armătură în suprastructura fundaţiilor în cadre de beton va fi de min. 50 kg/ma beton.

Fig.8,9 FUNDAŢII DE MASINI

5. CONCLUZII: Odată cu apariţia marilor centrale termoelectrice a centralelor

nucleare, podurilor de mare deschidere, platformelor marine, clădirilor foarte înalte, tunelurilor, barajelor şi a altor construcţii la care cerinţele de securitate şi fiabilitate sunt deosebit de stricte, concomitent cu răspândirea calculatoarelor de mare capacitate s-au dezvoltat şi aplicaţiile calculului dinamic.

Proiectarea tradiţională, specifică fundaţiilor maşinilor cu turaţie joasă şi medie (n<3000 rot/min) se bazează , în general pe decuplarea arbitrară a gradelor de libertate dinamică sau pe modele inerţiale cu un număr redus de coordonate.

În aceste condiţii, se urmăreşte ca frecvenţa de operare a maşinii (în regim permanent) să se situeze în afara domeniului de existenţă a frecvenţei fundamentate proprii de vibraţii (evitarea rezonanţei) precum şi limitarea amplitudinii răspunsului dinamic (în raport cu cel admis) prin analize aproximative, sau chiar simpliste.