Фундаменты основных зданий и сооружений атомных и тепловых электрост

гам. Дальнейший расчет сводится к проверке соответствия

в расчетах рекомендуется их рассматривать жесткими и не принимать во внимание деформации изгиба. В этом случае каждый из отдельных фундаментов (элементов), входящих в состав фундаментной конструкции котлоагрегата, можно рассчитывать по схеме отдельных (столбчатых) фундаментов. Методика расчета таких фундаментов изложена в разд. 1. В случае фундаментов котлоагрегатов конструктивно обеспе­ чивается, как правило, центрированное их нагружение, по­

Учитывая незначительное давление по подошве фундаментов (р = 0,1 — 0,2 МПа), условие р ^ R обычно легко обеспечи­ вается.

При проверке условия 5^ su в качестве расчетной вели­ чины определяют среднюю осадку фундамента котлоагрегата.

Предельно допустимые значения средней осадки su для кот­ лоагрегатов большой мощности рекомендуется принимать, как и в случае реакторных отделений, равными для эксплуа­ тационного периода 5Экспл.и = 10 см за весь qpoK, включая строительный ^ериод, su= 20 — 30 см. При невыполнении

условия 5^ su (слабые, сильносжимаемые, просадочные грунты и т. п.) для уменьшения деформаций основания ши­ роко используются под фундаменты котлоагрегатов распре­ делительные подушки из песка, щебня либо применяются ме­ роприятия по уплотнению и упрочнению грунтов основания (см. разделы 1—3), либо в проекте рассматривается вариант свайного фундамента. В последнем случае расчет выполняют по [28].

6. ФУНДАМЕНТЫ ТУРБОАГРЕГАТОВ АЭС И ТЭС

Уже длительное время под турбоагрегаты применяются исключительно фундаменты рамного типа в силу ряда их пре­ имуществ по сравнению с массивными фундаментами [24]. Первый рамный фундамент под турбоагрегат был введен в

1908 г. С тех пор эти фундаменты стали применяться сначала для установки турбоагрегатов (турбогенераторов, турбовоз­ духодувок, турбокомпрессоров), а затем и для других видов машин. По сравнению с массивными рамные фундаменты бо­ лее экономичны и их проще устраивать сборными, что яв­ ляется существенным достоинством. Габариты рамного фунда­ мента обеспечивают большую свободу компоновки проекти- *Б2

ровщику, позволяя ему наиболее удобно размещать части агрегата и вспомогательное оборудование, облегчается до­ ступ к различным зонам турбоагрегата и его обслуживание.

Рамные фундаменты устраиваются монолитными и сбор­ ными. Монолитные фундаменты под турбоагрегаты выполня­ ются в виде рамной конструкции с верхней плитой, на кото­ рую устанавливают турбоагрегат. Колонны (стойки) рам за­ делываются в нижнюю мощную железобетонную плиту. Ниж­ няя плита армируется сварными сетками и пространствен­ ными каркасами. Наземная часть фундамента армируется не­ сущими арматурными каркасами, к которым крепится опа­ лубка. В качестве материала для возведения монолитных рам-

Рис. 16. Продольный разрез монолитного фундамента под турбоагрегат мощностью 50 МВт

ных фундаментов рекомендуется бетон марки 150—300. На рис. 16 показан пример конструкции монолитного рамного фундамента под турбоагрегат мощностью 50 МВт.

Дальнейшим этапом в совершенствовании конструкций рамных фундаментов явился переход на сборные фундаменты. Впервые идея применения сборных железобетонных рамных фундаментов была высказана О. А. Савиновым в 1956 г. Од­ нако практическая реализация ее была осуществлена не­ сколько позднее. Первый фундамент, построенный с приме­ нением сборного железобетона, был сборно-монолитным. Он был устроен под турбогенератор мощностью 50 МВт на од­ ной из тепловых станций Ленинграда [24]. В конструкции фундамента сборными были только стойки, а верхние балки и нижняя плита были монолитными. Дальнейшим этапом явился переход на сборные фундаменты.

Сборные фундаменты в настоящее время распространены повсеместно. При разработке и внедрении сборных конструк­

ций фундаментов проведена большая работа по облегчению фундаментов, упрощению их конфигурации, а также по уни­ фикации сборных элементов [13, 24].

Для фундаментов быстроходных (п = 3000 об/мин) тур­ боагрегатов мощностью 50—300 МВт приняты следующие унифицированные сечения сборных элементов: колонны — 700X700 и ЮООХЮОО мм, ригели и балки — 700X700, 700Х Х1500, ЮООХЮОО, 1000X1500, 1000X1800 и 1000X2100 мм. Для фундаментов турбоагрегатов 500 МВт и более принимают дополнительно балки сечением 1000X2400 мм, а также уве­ личивают ширину отдельных ригелей с 1000 до 1500 мм.

В проектах сборных фундаментов нижняя конструкция первоначально была предложена сборной. Однако это реше­ ние оказалось приемлемым только для турбоагрегатов мощ-

Рис. 17. Фундамент турбоагрегата мощностью 500 МВт: а — продольный;

ностью до 200 МВт. При большей мощности резко возросшие возмущающие силы, статические нагрузки от веса приводили к уплотнению грунтов основания (особенно в случае водона­ сыщенных песков) и деформациям балочного ростверка. По­ этому в последующем опирание рамных фундаментов на ос­ нование осуществлялось через нижнюю монолитную плиту.

Пример конструкции сборного фундамента с монолитной нижней плитой турбоагрегата мощностью 500 МВт показан на рис. 17. В этом фундаменте для увеличения жесткости ри­ гелей поперечных рам и уменьшения их сечений в пределах более широкой части фундамента (зона цилиндра низкого давления — ЦНД) введена средняя стойка и вместо П-образ- ных рам образованы 2-пролетные рамы. Элементы верхней части сборного фундамента выполняют из бетона марок 300— 400 и даже 500 и армируют объемными блоками. Нижнюю плиту выполняют из бетона марки 200—400, армируют свар­ ными сетками и пространственными каркасами. Для обеспе-

должна быФь плавной. Амплитуда колебаний подшипников турбоагрегатов в эксплуатационном режиме допускается не более 25 мкм, а для фундамента еще меньше [18].

Проведенные разработки и исследования показали [18], что для тихоходных турбоагрегатов наиболее надежными яв­ ляются фундаменты рамно-стенчатой конструкции. Первые

Рис. 19. Фундамент турбоагрегата блока ЮжноУкраинской АЭС: 1— фундамент под турбоагре­ гат; 2 — плита под конденсатор; 3 — подушка из плотного среднезернистого песка; 4 — плита под­ вала с гидроизоляцией; 5 — слой дресвы, заме­ ненный бетоном; 6 — гранит; ОТ — ось турбины;

ОК — ось конденсатора

фундаменты мелкого заложения под тихоходные агрегаты большой мощности (N = 1000 МВт) были разработаны для блоков 1-й и 2-й очередей Южно-У|краинской АЭС [18]. Фун­ дамент длиной более 79 м и шириной более 10 м состоит из нижней плиты, на которую опирается верхнее строение. Для размещения цилиндров высокого, среднего и низкого давле­ ний (ЦВД, ЦСД, ЦНД) турбины на плиту опираются поста­ менты (стены), имеющие сквозные колодцы для пропуска маслопроводов (рис. 19). Постаменты в районе ЦВД—ЦСД соединены между собой продольными ригелями. В генератор­ ной части фундамент выполнен стенчатым, в районе возбуди­ теля— рамным. Конденсаторы размещены на отдельных пли­ тах, не связанных с фундаментом турбоагрегата. Плита фун­

дамента турбоагрегата оперта на амортизирующую подушку из среднезернистого плотного песка (р«*=1,73 т/м 3). По­ душка защищена от обводнения гидроизоляцией. Обводнение подушки контролируется, и при случайном попадании в нее воды предусмотрена ее откачка. Наличие песчаной подушки между плитой и практически несжимаемым основанием (бе­ тон + гранит) позволило резко снизить основные частоты собственных и амплитуды вынужденных колебаний фунда­ мента. Одновременно с этим были удовлетворены требования по ограничению прогибов фундамента и разности осадок тур­ бины и конденсаторов, поскольку подушка при большой плот­ ности имеет незначительную толщину.

Фундаменты под тихоходные турбоагрегаты с подвальным расположением конденсаторов существенно отличаются от таковых с боковыми (конденсаторами. Первый такой фунда­ мент под турбоагрегат мощностью 1000 МВт был сооружен на Запорожской АЭС. Турбоагрегат включает ЦВД, три ЦНД с тремя поперечными конденсаторами, генератор и возбуди­ тель. Особенностью конструкции фундамента является то, что под наиболее тяжелые роторы ЦНД и генератора опоры предусмотрены в виде поперечных стен (рис. 20), а под бо­ лее легкие роторы ЦВД, возбудителя и под статор генера­ тора— в виде железобетонных рам. Все рамы и стены соеди­ нены между собой продольными балками (ригелями). В гене­ раторной части в зоне верхней плиты образован жесткий горизонтальный диск. Колонны фундамента сборные, стены мо­ нолитные, верхнее строение сборно-монолитное, как в обыч­ ных рамных фундаментах. Нижняя плита выполнена пере­ менной ширины с жонсолями на концах, сокращающих площадь контакта с грунтом и уменьшающих прогиб фунда­ мента и усилия в плите. Толщина плиты 3,8 м. Как видно из рисунка, в основании залегают мелкозернистые водонасыщен­ ные пески. При устройстве фундамента на глубину 3 м от подошвы грунты были заменены бетонной подбуткой.

Фундамент турбоагрегата Запорожской АЭС является го­ ловным в серии подобных фундаментов под тихоходные тур­ боагрегаты для АЭС с реакторами ВВЭР-1000.

Систематизированные сведения по фундаментам большого числа турбоагрегатов всех примененных в СССР типов име­ ются в [2].

При проектировании рамных фундаментов турбоагрегатов на естественном основании следует выполнять целый ряд ре­ комендаций и требований, сформулированных в нормативных документах. В частности, проектирование фундаментов тур­ боагрегатов мощностью до 135 МВт регламентируется СНиП 2.02.07—85 и руководством к нему. Этот же СНиП, как пред­ ставляется, допустимо применять при учебном проектирова-

НИИ фундаментов турбоагрегатов большей, чем 135 МВт, мощ­ ности. При реальном проектировании динамический и ста­ тический расчет фундаментов мощных турбоагрегатов осу­ ществляется численными методами на ЭВМ при наиболее полном учете геометрии фундамента, свойств желе­ зобетона, взаимодействия с грунтом и т. п.

Железобетонные рам­ ные фундаменты проекти­ руются в виде простран­ ственной рамной системы, симметричной относительно вертикальной плоскости, включающей ось вала ма­ шины/ Верхнее строение фундамента образуется из поперечных рам, опираю­ щихся на нижнюю фунда­ ментную плиту и связанных между собой в узлах про­

ных выступов. Одновременно стойки рам верхнего строения не должны иметь поперечных размеров, превосходящих тре­ буемые по расчету на прочность.

Размеры в плане нижней плиты фундамента должны на­ значаться не менее требуемых по условиям размещения ма­ шины, и ей следует придавать форму прямоугольника. При компоновке элементов фундамента необходимо стремиться к тому, чтобы равнодействующая всех сил проходила через центр тяжести подошвы нижней плиты. Допускается эксцен­ триситет равнодействующей не более 3% размера соответ-

•ствующей стороны плиты в плане. Подошва плиты должна иметь заложение не менее глубины заложения фундаментов корпуса машзала, где размещается турбоагрегат.

При действии на рамный фундамент возмущающих сил нижняя плита практически не участвует в колебаниях, так как относительно тонкие гибкие стойки играют роль вибро­ изоляторов. Для проверки удовлетворения требования по де­ формациям плита должна рассчитываться на изгиб от ста­ тических нагрузок верхнего строения. В настоящее время та­ кие расчеты выполняются по схеме плиты на упругом полу­ пространстве или слое конечной толщины. Для протяженных фундаментов допускается плиту рассчитывать как балку, при­ нимая ее в поперечном направлении абсолютно жесткой. Совместный расчет нижней плиты с основанием при использовании численных методов (МКР, МКЭ) позволяет достаточно детально учесть неоднородность основания, нели­ нейные и пластические свойства его грунтов, процессы кон­ солидации и т. п.

В случае мощных турбоагрегатов толщина нижней плиты при учебном проектировании может приниматься по анало­ гам: / ~ 2,5 м при N = 250 МВт, t ~ 3,0 при N = 500 МВт и t ~ 4 — 5 м при N = 1000 МВт. Она выполняется монолитной из бетона М100.

Согласно СНиП 2.02.07—85, принятые в плане размеры нижней плиты должны проверяться на выполнение условия

ных статических нагрузок при коэффициенте перегрузки, рав­

характер динамических нагрузок и ответственность машины; ус\— коэффициент условий работы грунтов основания, учи­ тывающий возможность развития и накопления длительных деформаций при действии динамических нагрузок; значения Усо и уа назначаются по [23, 29].

Кроме проверки условия (29), расчет фундамента агре­ гата включает определение наибольшей амплитуды колеба­

где Лд — предельно допускаемая амплитуда, назначаемая по указаниям СНиП или в задании на проектирование.

Основным инженерным методом расчета колебаний мас­ сивных фундаментов является метод Н. П. Павлюка, исполь­ зующий модель жесткого штампа на основании Винклера, т. е. являющийся, по существу, расчетом по методу коэффи­