Урок 3. Практическое занятие №1. Проектирование и расчет бетонного фундамента под буровое и нефтепромысловое оборудование

1.Определение площади и формы фундамента

Площадь и форма фундамента определяется размерами машины. Для прочности краев фундамента верхняя его плоскость должна быть на =100-200 мм больше с каждой стороны машины. F_ф = ( a + 2 )( b + 2 )

F_ф - опорная площадь машины, м²

2.Определение высоты фундамента

Высота фундамента складывается из двух частей. 

где h₁ – высота наземной части, зависящая от условий эксплуатации

h₂ – высота подземной части, зависящая от глубины промерзания и залегания грунтовых вод или длины анкерных болтов.

Для расчета принимают h₁ = 200 мм, h₂ = 1000 мм

3.Определение массы фундамента Q_ф = F_ф  Н   , кг

Для изготовления фундамента используем портландцемент с объемной массой  = 1300 кг/м³

4.Определение стационарной нагрузки на фундамент

Поверхность фундамента, на которую распределяется сила тяжести машины, проверяется на смятие:

Q_м - масса машины, кг

F_ф - опорная площадь машины, м²

_см - допустимое напряжение на смятие, МПа сосна – 6…9 МПа; бетон – 5…50 МПа.

5.Определение условия устойчивости грунта, на который опирается сооружение

При центральном расположении нагрузки давление распределяется равномерно.

При размещении нагрузки с эксцентриситетом

; ;

Где Г – давление на грунт, Па N – нагрузка, Н Fф - опорная площадь машины, м2 Qф – масса фундамента, кг М – опрокидывающий момент, Нм е – эксцентриситет, м W – момент сопротивления сечения, м3

Допустимое давление на грунт Тип грунта Г, МПа Скала 0,8…5 Гравий 0,3…0,8 Глина сухая 0,25…0,5 Песок сухой 0,2…0,35

6. Крепление машины к фундаменту

Машина к фундаменту крепится анкерными болтами, которые могут быть с крючком на конце или гладкие и сквозные. Длина болта (глубина заделки) определяется из условия равнопрочности материала болта и сцепления его с бетоном.

где l₀ – длина заделки болта в бетон (для гладких болтов l₀20…40d; для болтов с крючком l₀10…15d),м

_р = 80…200 МПа – предел прочности материала болта на растяжение

_сц = 0,3…0,7 МПа – прочность сцепления болта с цементом

Расчет состава бетонной смеси для сооружения фундамента

Состав бетонной смеси (цемент, вода, инертные наполнители) в объемном или массовом соотношении рассчитываются по заданному пределу прочности бетона. Задаются также и маркой цемента, на котором готовят бетонную смесь. Состав бетона выражается соотношением Х:YZ, где Х,Y,Z – соответственно части цемента, песка и гравия.

1.Определение водоцементного соотношения

где

К – коэффициент, зависящий от вида инертного наполнителя , принять в расчете К=0,5 для гравия ;

R_ц – марка цемента ;

R_б – класс бетона

Предел прочности бетона, соответствует его классу. Установлены следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие и соответствующие им марки цемента (см. табл.2):

Таблица 2

Класс бетона	В5	В10	В15	В20	В30	В40	В50
Марка цемента	10	20	20…30	40	50	50…60