РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТ ВЫШКИ

На фундамент вышки действуют следующие нагрузки:

Qф= Qв n1 + Gв n2+ Gоб n2+ Gо n2 + R,

где Qф — максимальная нагрузка на фундамент вышки; Qв — вертикальная нагрузка на вышку, Gв — нагрузка собственно от

массы вышки; Gоб — нагрузки от оборудования, смонтированно­го на вышке (талевой системы, средств механизации и приспо­соблений); Gо — нагрузки от массы подвышенного основания и смонтированного на нем оборудования; n1, n2— коэффициенты.динамических перегрузок, принимаемые в пределах 1,05—1,3; R — вертикальная составляющая реакций от горизонтальных нагрузок на вышку.

На основание фундамента (грунт) кроме нагрузок на фунда­мент действует также нагрузка от собственной массы фунда­мента.

Gв, Gоб, Gо — определяют по паспортным данным оборудова­ния, а нагрузку на вышку (Qв) расчетом (см. расчет нагрузок.на вышку).

Нагрузки на фундамент одной ноги башенных (Qф.б) и мач­товых вышек Qф.м) вычисляют по формулам:

Qф.б=1/4sin a (Qв n1+Gв n2+Gоб n2+Go n2)+R`

Qф.м=1/2sin a (Qв n1+Gв n2+Gоб n2+Go n2)+R`

где а — угол наклона ноги вышки к горизонтали (для башенных вышек угол находится в пределах 80—83°, а для мачтовых ра­вен 84°). При таком значении углов принимается sin a=1; R' — вертикальная составляющая реакций от горизонтальных нагрузок на одну ногу вышки.

Для определения вертикальных составляющих реакций «в опорах вышки принимается сочетание горизонтальных нагру­зок при максимальном значении и направлении в одну сторону общей горизонтальной нагрузки Ро.г — см. расчет нагрузок на вышки. Реакция в точках опоры вышки находится из условия ее равновесия при действия общей горизонтальной нагрузки и ре­акций, т. е. из уравнения моментов горизонтальной силы и ре­дакций относительно точек опоры вышки.

Наличие сил трения в талевой системе и различные натяжения подвижной и неподвижной ветвей талевой системы вызыва­ет неравномерное распределение нагрузок на ноги вышки и на фундаменты. Неравномерному распределению нагрузок на фун­даменты также способствуют осадки оснований под фундамен­том одной или двух ног вышки и отклонение верхней части выш-даи от оси скважины. Поэтому максимальные расчетные нагрузки для ноги вышки, по которым рассчитывается фундамент, ориен­тировочно для башенных вышек увеличиваются на 20—30%, а для мачтовых — на 10—15%.

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ

Площадь подошвы фундамента определяется из расчета основа­ния по деформации. Для расчета необходимо иметь максимально возможные нагрузки на основание фундамента и расчетные дав­ления на грунты оснований.

В основу расчета принимается следующее условие: среднее давление под подошвой фундамента р должно быть менее или равно условному значению расчетного сопротивления грунтов оснований Ro:

p=Qф/F≤Ro

где Qф — максимально возможная нагрузка на основание фунда­мента с учетом массы фундамента, кН; F— площадь опорной поверхности подошвы фундамента, м2.

Для определения опорной поверхности подошвы фундамента вначале проводится предварительный расчет, а затем оконча­тельный (проверочный). Предварительный расчет ведется с целью определения опорной поверхности фундамента по ус­ловию

F`=Qф`/Ro

где F'— расчетная площадь подошвы фундамента по грунту ос­нования, м2; Q`ф — максимально возможная нагрузка на фунда­мент от надфундаментного сооружения, кН.

Размеры (длина и ширина) фундамента выбираются конст­руктивно в зависимости от размеров опор оборудования или его основания, на котором оно смонтировано, и через которое пере­даются нагрузки на фундамент. Вначале задаются одной сторо­ной, а затем по известной площади определяют вторую. При сосредоточенной нагрузке на плоскость обреза фундамента •(нога- вышки) длина и ширина фундамента берутся одинаковы­ми (столбчатый фундамент), а при распределенной нагрузке (полоз основания) вначале задаются длиной — по конструкции основания, а затем определяют ширину (ленточный фундамент). По расчетной площади и размерам сторон подошвы фундамента подбирают конструктивные элементы для фундамента (бетонные или железобетонные фундаментные блоки, деревянные брусья и др.), причем опорная площадь подошвы этих элементов долж­на быть несколько больше расчетной. После этого проводится проверочный расчет для окончательного назначения размеров фундамента, при котором максимально возможные нагрузки на основание берутся с учетом нагрузок от массы фундамента.

Проверочный расчет считается удовлетворительным, если среднее давление на основание от нагрузок не превосходит рас­четных давлений на грунты оснований с учетом корректировки их коэффициентом m при глубине заложения фундамента менее 2 м.

Материал для фундамента (класс бетона, порода древесины) определяется также по условию, чтобы среднее давление на фун­дамент от надфундаментных конструкций было меньше или рав­но нормативным сопротивлениям соответствующего материала фундамента.

Пример расчета фундаментов для вышки яо деформациям оснований.

Данные для расчета: вышка башенного типа на металлическом крупно­блочном основании, максимальная нагрузка на фундамент ноги вышки 650 кН, грунт в основании глинистый (суглинки), коэффициент пористости грунта е=0,6, консистенция (состояние) Jl=0,5, уровень грунтовых вод—15 м, рас­четная глубина промерзания 1 м. Фундаменты проектируются из железобе­тонных блоков. Нагрузка на плоскость обреза фундамента распределенная, равнодействующая нагрузка в центре фундамента.

Требование расчета по деформациям сводится к условию р≤Ro. По таб­личным данным определяется расчетное сопротивление грунтов (табл. 12). Для суглинков с е=0,6 величина Ro при Jl=0 составляет 275 кПа, а при Jl=1 равна 215 кПа (определяется интерполяцией Rо между значениями е=0,5 и е=0,7).

Для грунта данной консистенции (Jl=0,5) Rо будет составлять 245 кПа (определяется интерполяцией между значениями величин Rо при Jl=0 и Jl=1). Следовательно, расчетное сопротивление грунта из суглинков при е=0,6 и Jl=0,5 будет составлять 245 кПа.

Предварительная площадь подошвы фундамента рассчитывается по фор­муле

F`=Qф/Ro=650/245=2,65м2

По конструкции опоры подвышечного основания предварительная шири­на.подошвы фундамента назначается 1 м, тогда длина ее будет равна 2,65 м.

В качестве фундамента путем подбора по каталогу назначается железо­бетонный блок Ф-32, изготовленный из тяжелого бетона класса В20.

Габариты блока, м:

ширина.......1,18

длина........ 3,2

высота....... 0,4

Масса блока, т......2,92

Нагрузка на основание грунта от

массы блока, кН......29,2

Поскольку глубина заложения фундамента в грунтах из суглинков кон­систенцией более 0,25 должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания грунта (табл. 13), то глубина заложения фундамента прини­мается равной 1,2 м.

Соответственно с этим по фактической глубине заложения фундамента и фактической ширине его подошвы вводится поправка к расчетному сопро­тивлению грунта Ло коэффициентом т, который определяется по формуле

Проверочный расчет фундамента производится по условию

P=Qф/F≤Rom

Среднее давление на основание грунта с учетом нагрузки от массы фунда­мента будет составлять 180кПа.

Rom= 245*0,81=198 кПа. Требование расчета удовлетворительно, так как 180<198 кПа.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: