книги из ГПНТБ / Строительство и монтаж насосных и компрессорных станций учеб. пособие

Кроме того, расход воды зависит от крупности песка. Для мел­ кого песка воды требуется на 10 л больше, чем указано в табл 11 , а для крупного — соответственно на 10 л меньше.

Соотношение между песком и гравием определяется из условия заполнения песком пустот щебня. Пусть х — масса песка, а у — масса щебня. Тогда (у/рщ) п — объем пустот щебня, где п — отно­

сительная его пустотность. Очевидно,

z/Pn = (У1рщ) п.

где рп — плотность песка; р1Ц— плотность щебня.

По указанной формуле находят минимальное соотношение песка и щебня.

Для определения состава бетона в настоящее время пользуются методом подбора состава по абсолютным объемам:

J L + B + - 2 - + ^ - = i m л,

Рц. т Рп. т Рщ. т

где Ц, В, П, Щ — масса цемента, воды, песка и щебня соответственно;

Рц. т* Рп. т> Рщ. т — плотность твердых частиц соответственно цемента, песка и щебня; 1000 л — сумма объемов всех составляющих 1 м®

бетона; + В называют объемом цементного теста;

— объемом инертных.

П р и м е р . Расчет состава бетона.

И с х о д н ы е д а н н ы е

1.Марка бетона — 150.

2.Осадка конуса — 50 мм.

3.Цемент портландский, марка 400

Рщ /т^2'7; Рщ= 1,45 кг/л.

Пустотность п = 46% (гс = (2,7—1,45) : 2,7 = 0,46).

52

Р а с ч е т

1.Водоцементное отношение

Ц2 Н б + 0,55/1ц — 2 X 150 + 0,55 X 400

2.Расход воды на 1 мэ бетона принимаем ориентировочно по табл. 11 —

4.Объем цементного теста

5. Объем инертных (песка и щебня)

Т'зап = 1000 —236 = 764 л .

6. Минимальное соотношение между песком и щебнем (по массе)

fr/Pcyx. п) = (г//Рщ) п -

откуда

x j y = п (Рп/Рщ) =0,46 (1,5/1,45) = 0.48.

7. Относительное содержание песка в тесте (по объему)

Если подвижность окажется меньше или больше необходимой, то, уменьшив или увеличив количество воды и цемента, выполняют расчет вновь, добиваясь

Q п. ест — 612 [1 +(5/100)] — 645 кг.

Значит, количество воды нужно уменьшить на 645—612 = 33 кг. Остальные

53

Таким образом, на один замес потребуется:

и по подвижности смеси изготовляют образцы (бетонные кубики стандартные) и испытывают их на прочность по истечении срока, указанного стандартом (28, 60, 90, 180 и т. д. дней).

Если прочность бетона окажется меньше расчетной, делают пересчет, либо взяв больше Ц (уменьшив В/Ц), либо увеличив марку

цемента.

Смесь приготовляют в бетономешалках прерывного и непрерыв­ ного действия. Продолжительность перемешивания, сильно влияю­ щая на однородность и прочность бетонной смеси, должца составлять не менее 1,5 мин. Дальнейшее перемешивание несущественно сказы­ вается на прочности бетона.

Транспортируют смесь к месту укладки путем передачки насосом по трубам, в автомобилях-бетономешалках или бадьями, автосамо­ свалами.

Готовая смесь должна быть доставлена к месту укладки не позд­ нее чем через 45 мин — 1 ч с момента изготовления.

Укладывают бетон сразу после его доставки, без добавления воды (иначе марка бетона изменится).

При укладке смеси применяют вибраторы (различных типов), что делает бетон более плотным, водонепроницаемым, он быстрее твердеет.

Уход за бетоном заключается в создании влажной (летом) и теп­ лой и влажной (зимой) среды для твердения. Для этого открытые поверхности бетона покрывают слоем песка, рогожей и поливают. Срок поливки бетона при температуре воздуха выше 15° С — 15 дней, при температуре 10—15° С — 10 дней.

Впервую треть срока твердения бетона его поливают 3—4 раза

всутки, затем 2 раза.

§12. ФУНДАМЕНТЫ ЗДАНИЙ

ИОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НС И КС

Фундаменты компрессорных и насосных станций по характеру работы можно подразделить на две основные группы: фундаменты под статические нагрузки и фундаменты под динамические нагрузки. Статическими называют нагрузки от веса конструкций и оборудова­ ния, находящихся в состоянии покоя; динамическими — нагрузки, периодически или пепериодически изменяющие свое значение,

54

а иногда и направление. Методы расчета и конструкции фундаментов под статические и динамические нагрузки отличаются, поэтому рассмотрим отдельно каждую из групп.

Фундаменты под статические нагрузки

К этой группе относятся фундаменты под стены зданий, колонны, стойки, отдельно стоящие опоры, стенки резервуаров и т. п.

Фундаменты должны удовлетворять следующим требованиям: воспринимать расчетную нагрузку и равномерно распределять ее на грунт; осадка не должна превышать расчетной; выдерживать

Рис. 27. Фундаменты под колонны:

а — железобетонный и б — бетонный, изготовляемые на месте установки;

в— заводского изготовления

внеобходимых случаях боковое давление грунта без горизонталь­ ных подвижек; воздействие на грунт не должно приводить к таким изменениям в его структуре, при каких стали бы возможны значи­ тельные деформации грунта.

Последнее требование особенно важно и является основным при сооружении зданий в условиях вечномерзлых грунтов, так как при повышении температуры такого грунта до 0° С он оттаивает и резко оседает. В таких условиях фундамент должен не только воспринимать нагрузки и передавать их на грунт, но и не вызывать размораживание вечномерзлого грунта.

При сооружении насосных и компрессорных станций применяют фундаменты следующих типов.

Фундаменты под одиночные сосредоточенные нагрузки (колонны, стойки). Как правило, их изготовляют из бетона или железобетона на месте установки (рис. 27, а, б) или на железобетонном заводе (рис. 27, в) и доставляют к месту установки.

Фундаменты под степы зданий из железобетонных фундаментных подушек и фундаментных стенных блоков (рис. 28). Такие фундаменты обычно устраивают под всей длиной стены, и поэтому их называют ленточными. Эти фундаменты распространены наиболее широко вследствие простоты изготовления и сборки на месте. Их можно использовать и при устройстве помещений ниже уровня грунта, так как они воспринимают боковое давление грунта.

Свайные фундаменты получают все большее распространение вследствие простоты их устройства и возможности передавать

55

нагрузки от всех сооружений на глубокие слои грунта без рытья котлованов. Кроме того, свайные фундаменты позволяют решать теплотехнические вопросы, связанные с особенностями строитель­ ства на вечномерзлых грунтах.

По характеру работы сваи подразделяют на сваи-стойки и вися­ чие сваи. Соответственно и фундаменты сооружаются из свай-стоек и висячих свай. Сваи-стойки своими конусами опираются на твердые (обычно скальные) слои грунта, поэтому основная часть их несущей способности складывается из сил сопротивления по нижнему концу сваи.

Рис. 28. Ленточный фундамент:

а — монолитный; б — сборный; 1 >— стеновой блок; г — блокподушка

Несущая способность висячей сваи складывается из сил трения по боковой поверхности сваи и сил сопротивления по нижнему концу сваи. Свайные фундаменты незаменимы при строительстве сооружений на площадках, сложенных слабыми грунтами большой мощности, а также при строительстве сооружений на вечномерзлых грунтах.

Устраивают свайные фундаменты как под сосредоточенные нагрузки, так и под нагрузки, распределенные на большой площади, или линейно протяженные нагрузки (стены).

Поскольку прочность и устойчивость надземной части зданий НС и КС в значительной мере зависит от надежности фундаментов,

от надземной части и передавать ее на грунт таким образом, чтобы вертикальные и горизонтальные перемещения сооружения не пре­ вышали заданного значения в течение всего срока эксплуатации сооружения. Поэтому при расчетах и конструировании фундаментов их размеры в плане и глубину заложения подошвы определяют таким образом, чтобы выполнялось условие прочности по несущей способности грунта

N р ^ Ф ,

56

где N p — расчетная нагрузка; Ф — несущая способность основания

для заданного направления нагрузки, и условие

s s npeA’

где s — расчетная осадка фундамента; snpcA — предельно допустимое

для данной конструкции перемещение в направлении осадки фунда­ мента.

В любом случае глубина заложения подошвы фундамента не должна быть меньше глубины промерзания грунта в том районе, где соору­ жается НС или КС. Это диктуется тем, что при замерзании мелкодис­ персные водонасыщенные грунты обладают способностью вспучиваться и, если подошва фундамента находится в слое промерзающего грунта, фундамент поднимается вместе с грунтом. При оттаивании грунта возможны неравномерные осадки фундаментов и разруше­ ние сооружений или образование в них трещин, перекосов и т. п.

Фундаменты под динамические нагрузки

Насосы, компрессоры, газотурбинные установки, электродви­ гатели и дизели оказывают на фундаментные конструкции, на которых они установлены, динамическое воздействие, создавая тем самым

центробежные насосы, поршневые компрессоры и насосы и т. п.), периодического действия. Характер динамических нагрузок от этих машин различный. У роторных машин (ГТУ, электродвигатели) нагрузка от неуравновешенности центров тяжести вращающихся

низмами изменение нагрузки во времени происходит, как показано

57

на рис. 29, б. Следует отметить, что динамические нагрузки оказы­

ваются тем больше, чем хуже уравновешены вращающиеся массы (чем хуже выполнена их балансировка при монтаже).

При соединении двух агрегатов роторного типа (привода и приво­ димого) возникает крутящий (вращающий) момент, который обусло­ вливает неравномерное распределение напряжений по подошве фундамента, что может вызвать крен фундамента и расцентровку машин при установке их на отдельные фундаменты. Это обстоятельство необходимо учитывать при решении вопроса о том, как устанавливать соединяемые машины: на одном или на отдельных фундаментах.

Под основное оборудование НС и КС фундаменты изготавливают как монолитные с необходимыми закладными деталями и отверстиями, так и сборно-монолитные. Не следует во всех случаях стремиться к увеличению массы фундамента. Опыт показывает, что лучшими являются фундаменты типа распластанных плит, а также рамные фундаменты, широко применяемые на КС под ГТУ. На рис. 30 показаны конструкции фундаментов под ГТУ с электрическим и газотурбинным приводом (для ГТ-700-5). Фундамент представляет рамную конструкцию из шести и восьми железобетонных стоек, объединенных по верху и низу железобетонными плитами. ГТУ,

Размеры фундаментов зависят от габаритных размеров устана­ вливаемых агрегатов. При устройстве фундамента следует обеспе­ чивать его прочность и устойчивость и совмещать центры тяжести фундамента и машины. Эксцентриситет не должен превышать 3% на грунте с несущей способностью менее 1,5 кгс/см2 и 5% для других грунтов. Для ГТУ эксцентриситет в любых случаях не должен пре­ вышать 3%, а при устройстве фундаментов на слабых или просадочных грунтах вообще не допускается.

Рассчитывая фундаменты под динамические нагрузки, решают следующие задачи: определяют амплитуды колебаний фундаментов и отдельных их элементов; проверяют среднестатическое давление на основание; рассчитывают отдельные конструкции фундамента на прочность. По амплитуде колебаний должно выполняться условие

А ===4д,

где А — наибольшая расчетная амплитуда; А л — допустимая

амплитуда. Допустимые значения амплитуды колебания приведены в табл. 12.

Среднее статическое давление на основание фундамента должно удовлетворять условию

Р»? mRn,

где т — коэффициент условий работы (0,4—1,0); R H — нормативное

давление на основание.

Фундаменты под турбоагрегаты, центробежные насосы, электро­ двигатели, нагнетатели и вентиляторы рассчитывают следующим

58

Рис. 30. Фундаменты под компрессорные агрегаты:

а — с электроприводом; б — с газотурбинным приводом

образом. Наметив конструкцию фундамента, определяют расчетные

где Imax — расстояние от центра тяжести верхней плиты до оси наиболее удаленного подшипника машины; А х — амплитуда гори­

зонтальных колебаний центра тяжести верхней плиты, вычисляемая по формуле

60

Лф — амплитуда (угол поворота) вращательных колебаний верх­ ней плиты относительно вертикальной оси, проходящей через ее

в горизонтальном направлении, перпендикулярном оси вала машины, и при повороте в горизонтальной плоскости; кх, А,ф — круговые

частоты собственных горизонтальных и вращательных колебаний фундамента относительно вертикальной оси, проходящей через

где Кх, Ку — коэффициенты жестйости основания соответственно при

П

упругом сдвиге и неравномерном сжатии; S = 2 S t — сумма коэф- i-i

фициентов жесткости всех поперечных рам фундамента в горизон­ тальном направлении, перпендикулярном оси вала машины (п —

I hl — моменты инерции площади поперечных сечений соответственно ригеля и стойки рамы; h i, ll — соответственно расчетная высота

стойки и расчетный пролет ригеля i-той поперечной рамы.

Круговые частоты колебаний Кх, определяют по формулам

Хх —

здесь ти — масса, включающая массы всей машины, верхней плиты,

продольных балок и поперечных ригелей рам, примыкающих к верхней

61