[DR.Dim]

Доброго времени суток всем.
столкнулись с такой проблемой. Необходимо выполнить расчет фундамента под газотурбинную установку. Немного потыкался, не особо много методик (но все же есть). Сейчас склоняюсь в первую очередь к выполнению расчета в программе Foundation. Затем хотелось бы заняться и ручным счетом.
Так вот, даже в программе необходимо вводить данные - Горизонтальной составляющей возмущающих сил машины F и Возмущающего момента М.

По СНиП 2.02.05-87 к формуле 27
М - расчетное значение возмущающего момента, кН×м (тс×м), равного сумме моментов от горизонтальных составляющих возмущающих сил при приведении их к оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний, и возмущающему моменту машины;
Как это понять? Каково плечо этих сил? Я так полагаю, расстояние от центра тяжести установки до ц.т. фундамента (или верхней грани фундамента)?
Почему то есть формула для вычисления этого момента для рамных фундаментов, но не для массивных (плитных).

Так же, как я понимаю, машина при работе создает свой собственный возмущающий момент, который должен быть заложен в паспорте?
Спасибо заранее.

[CAE_Engineer]

да - для любого агрегата в паспорте должно все указываться, однако там не все так просто
кроме того , должны быть указаны расчетные режимы и данные по ним

для примера - вводная информация есть в книге: Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. Москва, Стройиздат 1981,
см. стр.107

книга правда старенькая, там все решения линейные, но основная идеология вполне корректна.

[Retee]

Для расчета такого типа фундаментов необходимо руководствоваться СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками.
В случае газотурбинной установки, это п.2 Фундаменты машин с вращающимися частями и Приложение 1.

При помощи программы Foundation такой фундамент корректно посчитать не получится. Необходим модальный анализ, определение небалансных сил в опорных точках вращающихся частей и расчет амплитуд колебаний. Это что касается динамики.
Для конструктивного расчета можно воспользоваться п.1.22 "Расчет прочности элементов конструкций фундаментов различных типов машин допускается производить на статическое действие расчетных динамических нагрузок, определяемых..."

[CAE_Engineer]

корректно описать поведение грунта при воздействии гармонических или полигармонических ДИНАМИЧЕСКИХ нагрузок - дело сложное....
*** шаманские штучки тут точно не пройдут

достаточно вспомнить что ползучесть грунта в этом случае становится на порядки больше!

[DR.Dim]

Всем добрый день.
Оказалось что для массивных фундаментов (а по старому СНиП как я понял и для рамных тоже) расчет амплитуд для машин с вращающимися частями с количеством оборотов более 1000 (если не ошибаюсь) не требуется.
Но расчет нужен был. Поэтому начали делать. Подрядчики вызвали инженера из Киева. Долго бились над тем какие нагрузки заложить. С оборудованием пришло куча бумаг на иностранном языке, было оч трудно найти то, что тебе надо. В конце концов нашли и вес вращающегося оборудования для ротора гнератора и возмущающий момент при работе машины и при коротком замыкании. Вес ротора турбины так и не нашли, но был полный вес, его и взяли.
В СНиПе оказалась куча опечаток, поэтому имея просто СНиП на руках я думаю посчитать нереально. Хорошо было руководство и примеры.
В итоге расчет горизонтально-вращательных колебаний ручного счета и счета в программе foundation разошлись, но немного. 0,0088 мм - программа; 0,0101мм - ручной счет. Но оба в допустимых пределах.

[Retee]

Должно соблюдаться условие масса вращающихся частей<0,01*массы фундамент+машина.
Этим допущением пользуемся только в случае небольших насосов, где за счет заглубления фундамента на глубину промерзания обеспечивается большая его масса.

Подскажите каким руководством пользовались для ручного счета?
Собственные частоты определяли?

[DR.Dim]

Сообщение от Retee Должно соблюдаться условие масса вращающихся частей<0,01*массы фундамент+машина.

не подскажите какой норматив у нас это требует? Знаю что по американским стандартам API, соотношение для фундаментов машин с вращающимися частями масса фундамента должна быть в два-три раза больше массы машины.
У нас это не соблюдалось. Масса машины 46,22 тонн; масса фундамента - 28,32 т; масса вращающихся частей около 5-6 тонн.

Сообщение от Retee Подскажите каким руководством пользовались для ручного счета?

пришлось пользоваться вперемешку всем чем было - СНиПом, Рукодством к данному СНиПу, примерами из литературы.

Сообщение от Retee Собственные частоты определяли?

Нет, этого не делали.

[B0RGiR]

Сообщение от DR.Dim М - расчетное значение возмущающего момента, кН×м (тс×м), равного сумме моментов от горизонтальных составляющих возмущающих сил при приведении их к оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний, и возмущающему моменту машины; Как это понять? Каково плечо этих сил? Я так полагаю, расстояние от центра тяжести установки до ц.т. фундамента (или верхней грани фундамента)? Почему то есть формула для вычисления этого момента для рамных фундаментов, но не для массивных (плитных).

Согласно кинематических схем машин представленных в табл. 4 "Инструкций по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки" под возмущающим моментов понимаю произведение сил инерции на плечо равное расстоянию от оси вращения (в случае ротационной машины) главного вала до центра тяжести плиты фундамента/ростверка.

Сообщение от Retee При помощи программы Foundation такой фундамент корректно посчитать не получится. Необходим модальный анализ, определение небалансных сил в опорных точках вращающихся частей и расчет амплитуд колебаний. Это что касается динамики.

Это почему не получится? На сколько я знаю именно в Foundation реализована методика расчета из СНиП "Фундаменты машин с динамическими нагрузками". Там же реализован модальный анализ, чем вас не устраивают частоты основного тона фундамента, определяемые согласно ПРИЛОЖЕНИЯ 1 того же СНиП? О каких "небалансных" силах идет речь? И все же почему при всех исходных данных, для данного типа машины, с учетом п. 1.8, указанных норм, корректно по методике СНиП (Foundation) посчитать не получится?

Про соотношение масс для проектирования слышал не раз, в первую очередь от инженеров "старой закалки", встречал в одном руководстве по эксплуатации центробежных насосов и книгах на тематику фундаментов машин с динамическими нагрузками, обусловлено оно снижением частоты собственных колебаний фундамента за счет увеличения его массы и соответственно увеличением интервала до частот возмущающих сил.

[DR.Dim]

Сообщение от B0RGiR Согласно кинематических схем машин представленных в табл. 4 "Инструкций по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки" под возмущающим моментов понимаю произведение сил инерции на плечо равное расстоянию от оси вращения (в случае ротационной машины) главного вала до центра тяжести плиты фундамента/ростверка

Мы брали плечо от оси вращения до Ц.Т. всей установки (машина+фундамент).

Сообщение от B0RGiR И все же почему при всех исходных данных, для данного типа машины, с учетом п. 1.8, указанных норм, корректно по методике СНиП (Foundation) посчитать не получится?

это вопрос на мое сообщение в посту #5? Если да, то наверное еще зависит у кого какие СНиПы на руках. У того который был у меня при нахождении коэф упрогого равномерного сжатия Cz по формуле 4, не было объяснения что такое А10. Сейчас вот в интернете СНиП этот же открыл, там уже есть.
Так же по формулам 15,16,17 вроде бы как определяется по всем трем КСИ х. Но на самом деле определяются КСИ х, КСИ фи, КСИ пси.
Вобще это не мой труд. Считал дяденька, которого пригласили из Киева. Я лишь подключился в конце, грубо говоря, когда расчет "шлифовали".

[B0RGiR]

Сообщение от DR.Dim Если да, то наверное еще зависит у кого какие СНиПы на руках. У того который был у меня при нахождении коэф упрогого равномерного сжатия Cz по формуле 4, не было объяснения что такое А10. Сейчас вот в интернете СНиП этот же открыл, там уже есть. Так же по формулам 15,16,17 вроде бы как определяется по всем трем КСИ х. Но на самом деле определяются КСИ х, КСИ фи, КСИ пси. Вобще это не мой труд. Считал дяденька, которого пригласили из Киева.

Есть такое, нужно пользоваться сканированной версией.

Сообщение от DR.Dim это вопрос на мое сообщение в посту #5?

Нет, это вопрос к посту #3.

Сообщение от DR.Dim Мы брали плечо от оси вращения до Ц.Т. всей установки (машина+фундамент).

В принципе согласен, но я всегда беру плечо до ц.т. фундамента, во первых потому что такое плечо в запас всегда будет больше, во вторых, и что самое главное, из за "убогих" заданий и недостатка информации положение ц.т. агрегата по высоте определить практически невозможно.

[Орловский Олег]

Считай в "Фундаменте" - нормальная программа, тоже проверял вручную

[Retee]

Сообщение от DR.Dim не подскажите какой норматив у нас это требует? Знаю что по американским стандартам API, соотношение для фундаментов машин с вращающимися частями масса фундамента должна быть в два-три раза больше массы машины.

Наш норматив не подскажу, но коллеги из Германии в своем DIN'e 4024 имеют такую рекоммендацию, как верно отметил B0RGiR

Сообщение от B0RGiR обусловлено оно снижением частоты собственных колебаний фундамента за счет увеличения его массы и соответственно увеличением интервала до частот возмущающих сил.

Сообщение от B0RGiR Это почему не получится? На сколько я знаю именно в Foundation реализована методика расчета из СНиП "Фундаменты машин с динамическими нагрузками". Там же реализован модальный анализ, чем вас не устраивают частоты основного тона фундамента, определяемые согласно ПРИЛОЖЕНИЯ 1 того же СНиП? О каких "небалансных" силах идет речь? И все же почему при всех исходных данных, для данного типа машины, с учетом п. 1.8, указанных норм, корректно по методике СНиП (Foundation) посчитать не получится?

Должен сказать, что в программе Foundation на динамику расчет не проводил. Посмотрел окно исходных данных, что сразу бросается в глаза, а это кстати реализация нашего СНиН - амплитуда колебаний определяется только при одном значении возмущающего момента М, для определения которого используется Fh - горизонтальная составляющая динамической нагрузки.
Эту силу я и назвал "небалансной", как принято в некоторых источниках по фундаментам машин с дин. нагрузками.
Дак вот, фактически же в машине мы имеем как минимум несколько точек приложения небалансных сил - это опорные подшипники турбины, генератора и привода. СНиП предлагает, а Фундамент реализует расчет при котором определяется амплитуда колебаний ц.т. фундамента от массы вращающихся частей всех элементов машины.
Не могу сказать насколько это грубая оценка, но тот же немецкий DIN рекоммендует определять амплитуды в каждой опорной точке валопровода (подшипниках) от небалансной силы, приложенной поочередно к каждому подшипнику.
В итоге мы имеем набор откликов на возмущающее воздействие. И затем либо по рекомендации производителя оборудования, либо путем вычисления среднеквадратического значения находим суммарную амплитуду в каждой опорной точке.

В чем здесь смысл - а смысл в том, что для машины не так важны колебания ц.т. фундамента, как критичны колебания опорных точек валопровода и что еще важнее - их взаимное отклонение от оси.

Говоря о корректности, я погорячился. Озвученный мной метода напротив лежит дальше от методик, реализованных в СНиП, но именно его в свои рекомендации закладывают ведущии производители турбогенераторов ALSTOM, Mitsubishi, GE и прочие.

Все вышесказанное - лишь мое мнение, почерпнутое из литературы и из общения с зарубежными коллегами. Прошу не расценивать как попытку претендовать на истину в последней инстанции

[B0RGiR]

Сообщение от Retee СНиП предлагает, а Фундамент реализует расчет при котором определяется амплитуда колебаний ц.т. фундамента от массы вращающихся частей всех элементов машины.

Как мне представляется, в СНиПе система - фундамент/грунт рассматривается как система с одной "динамической" степенью свободы, таким образом имеем только три формы колебаний сего сооружения - горизонтальная/вертикальная/вращательная и чтобы рассмотреть параметры колебаний в каких то определенных местах задачу придется значительно усложнить увеличив количество степеней свободы. DIN предлагает какую то методику или ссылается на вычислительные комплексы? В отечественных программах конечно такие трюки проводить можно, но возникает много вопросов, в частности, как уже отмечалось выше, к заданию упругих характеристик основания.
А вообще с DIN 4024 как то бесплатно ознакомиться можно? Нашел в сети на немецком языке, но не "шпрехаю", нужен хотя бы английский.

[CAE_Engineer]

Сообщение от Retee В итоге мы имеем набор откликов на возмущающее воздействие. И затем либо по рекомендации производителя оборудования, либо путем вычисления среднеквадратического значения находим суммарную амплитуду в каждой опорной точке. В чем здесь смысл - а смысл в том, что для машины не так важны колебания ц.т. фундамента, как критичны колебания опорных точек валопровода и что еще важнее - их взаимное отклонение от оси.

мысль верная!

кроме точечных гармонических усилий в местах крепления - низкочастотные колебания, есть еще высокочастотные колебания приводящие к разжижению небольшого "слоя" грунта вокруг фундамента, в результате чего фундамент вместе с установкой может совершать пространственные движения и повороты.

упрощение постановки задачи и попытки описать сложные физические явления - простыми формулами, приводят к ситуации когда "решение" - формально - вроде бы есть, а уверенности и понимания реальной ситуации нет!

[Бахил]

Сообщение от Retee Для расчета такого типа фундаментов необходимо руководствоваться СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками.

Единственно верное утверждение.

[Retee]

Сообщение от B0RGiR Как мне представляется, в СНиПе система - фундамент/грунт рассматривается как система с одной "динамической" степенью свободы, таким образом имеем только три формы колебаний сего сооружения - горизонтальная/вертикальная/вращательная и чтобы рассмотреть параметры колебаний в каких то определенных местах задачу придется значительно усложнить увеличив количество степеней свободы.

Да, "ручное" решение с приемлимыми трудозатратами можно реализовать только с таким упрощением.
Но программный счёт не будет очень сложным. Основное отличие - лишь в том, что необходимо пользоваться аналогом РСН или другой методикой для сложения амплитуд колебаний в одной точке от разных возмущающих воздействий (приложения небалансных сил в разных точках). А для определения апмлитуд в определенных точках, необходимо лишь ввести узлы в тех местах, где нам необходимо.

Сообщение от B0RGiR DIN предлагает какую то методику или ссылается на вычислительные комплексы? В отечественных программах конечно такие трюки проводить можно, но возникает много вопросов, в частности, как уже отмечалось выше, к заданию упругих характеристик основания. А вообще с DIN 4024 как то бесплатно ознакомиться можно? Нашел в сети на немецком языке, но не "шпрехаю", нужен хотя бы английский.

Методик нет, есть только общие рекомендации по вычислению и приложению небалансных сил. Без помощик ПК такое, я думаю, не провернуть.
Сам поиском не занимался, видел только печатный экземпляр во время командировки.
P.S. Данный документ отменен с этого года в Германии, и взамен него пока нет ничего другого..

Добавлено: по учету жесткостных характеристик основания опыта, к сожалению пока не имею, т.к. работал либо со скальным основанием, либо с применением виброизоляторов, когда жесткостные параметры основания можно не учитывать. Поэтому тоже интересно каким образом, пускай и в ПК, жесткостные параметры основания влияют на динамическую систему и как это учитывается.

[andr111]

Сообщение от DR.Dim Знаю что по американским стандартам API, соотношение для фундаментов машин с вращающимися частями масса фундамента должна быть в два-три раза больше массы машины.

Можете указать номер API?

[B0RGiR]

Сообщение от Retee Добавлено: по учету жесткостных характеристик основания опыта, к сожалению пока не имею, т.к. работал либо со скальным основанием, либо с применением виброизоляторов, когда жесткостные параметры основания можно не учитывать. Поэтому тоже интересно каким образом, пускай и в ПК, жесткостные параметры основания влияют на динамическую систему и как это учитывается.

Тут видите экая штуковина получается. Если с параметрами жесткости как то и можно разобраться, например применяя коэффициенты упругого сжатия из СНиП, то с параметрами демпфирования возникают проблемы. Как в Лирах/Скадах учесть демпфирующие свойства грунта? Я сейчас говорю именно о софте доступном и понятном большинству рядовых инженеров а не о Ansys, Plaxis и т.д. (в последнем кстати говоря видел, если не изменяет память, учет неких диссипативных характеристик). Об этом уже некоторым образом толковали выше, в посте №14. С другой стороны в литературе (по моему у Савинова в "Современных фундаментах машин с динамическими нагрузками") по данной теме бытует мнение, что учет третьей составляющей уравнения динамики (демпфирование/диссипация/затухание) становится значимым лишь в состояниях близких к резонансным. Поправьте пожалуйста если где то ошибаюсь...

[Retee]

Сообщение от B0RGiR Тут видите экая штуковина получается. Если с параметрами жесткости как то и можно разобраться, например применяя коэффициенты упругого сжатия из СНиП, то с параметрами демпфирования возникают проблемы. Как в Лирах/Скадах учесть демпфирующие свойства грунта? Я сейчас говорю именно о софте доступном и понятном большинству рядовых инженеров а не о Ansys, Plaxis и т.д. (в последнем кстати говоря видел, если не изменяет память, учет неких диссипативных характеристик). Об этом уже некоторым образом толковали выше, в посте №14. С другой стороны в литературе (по моему у Савинова в "Современных фундаментах машин с динамическими нагрузками") по данной теме бытует мнение, что учет третьей составляющей уравнения динамики (демпфирование/диссипация/рассеивание) становится значимым лишь в состояниях близких к резонансным. Поправьте пожалуйста если где то ошибаюсь...

Опыта работы с разными типами машин нету, поэтому могу сказать лишь за машины с вращающимися частями - определяющим является всё-таки фаза эксплуатации. Переходные процессы расчётом учесть крайне трудоёмко, принять шаг частот, на которых будут определяться колебания, затем построить АЧХ для каждой частоты, в общем неблагодарный труд.
Раньше я над этим вопросом вообще не задумывался, потому что ни в нормативной литературе, ни в технической нет методик расчёта, и вообще переходные процессы не рассматриваются.
Но зарубежные коллеги поделились опытом. Демпфирование они учитывают в диапазон от 0 до 9 Гц - это, конечно, условная величина, основанная на опыте. Далее смысл в демпферах (учёте демфпирующих свойств основания отпадает), потому что если посмотреть АЧХ машины с частотой 50 Гц (в приложении), то видно, что первая изгибная форма (ей соответствует наибольшая амплитуда) находится в этом диапазоне.
По поводу того как учитывают - не знаю. На тот момент интереса не было, не спросил.

[B0RGiR]

Вот что по этому поводу говорит DIN 4024-2, см. вложение, другими словами у них есть два условия, соблюдение которых исключает резонансный режим, но если уж и эти условия не выполняются то в расчетах следует учитывать демпфирование грунта. Ну так то оно так, ведь в теории не учет демпфирования в резонансном состоянии приводит к бесконечно большим значениям перемещений и заведомо неадекватным результатам.

Если не секрет, то в какой отрасли\области проектируете?