Фундамент под трубу котельной примеры

Расчет фундамента под дымовую трубу

Расчет фундамента мелкого заложения под дымовую трубу при наличии технологических каналов

Страницы работы

Содержание работы

1.4. Расчет фундамента мелкого заложения под дымовую трубу

при наличии технологических каналов

Проектирование фундаментов мелкого заложения включает в себя следующие основные разделы:

· Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки.

· Определение глубины заложения фундамента.

· Определение площади подошвы фундамента.

· Проверка давления фундамента на слабый подстилающий слой грунта.

· Определение осадки фундамента.

· Проверка фундамента на действие сил морозного пучения.

· Определение крена фундамента.

Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки следует проводить в соответствии с указаниями п. 1.1.1.

Определение глубины заложения фундамента следует проводить в соответствии с указаниями п. 1.1.2. В частности, на этапе учета глубины прокладки подземных коммуникаций, наличия и глубины заложения соседних фундаментов, глубину заложения фундамента под трубу следует выбирать на 0,2 – 0,5 м ниже отметки дна дымотводящего канала (запас на высоту фундаментного блока или фундаментной плиты).

Определение площади подошвы фундамента следует проводить в соответствии с указаниями п. 1.1.3.

Предварительные размеры фундамента с круглой подошвой следует определять по формуле:

где: D – диаметр круглого фундамента, e – эксцентриситет (см. п. 1.1.3), A – значение, определяемое по формуле:

где: N _II – расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента, R’ – значение, определяемое по формуле:

где: R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по прил. 3 СНиП 2.02.01-83*, в зависимости от вида грунта и его физико-механических характеристик, γ_m – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, допускается принимать равным 2 т/м 2 , d – глубина заложения фундамента.

Предварительные размеры фундамента с кольцевой подошвой следует определять по формуле:

где: D_ср – средний диаметр кольца, b – ширина кольца, A_к – значение, определяемое по формуле:

Полученные кубические уравнения удобно решать графическим способом, для чего данные уравнения приводят к следующему виду:

далее строят графики функций, в первом случае y = f(D), а во втором – y = f(b). Точки пересечения полученных графиков с осью Y (y = 0), будут соответствовать искомым значениям D или b, соответственно.

Далее принимают окончательные размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и определяют давления по краям подошвы фундамента (краевые давления), и среднее давление по подошве фундамента по формуле:

где:G_fII – расчетное значение веса фундамента, G_gII – расчетное значение веса грунта на уступах фундамента, А – площадь подошвы фундамента.

В случае если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно одной из главных осей прямоугольной подошвы фундамента, краевые давления определяют по формуле:

где W – момент сопротивления площади подошвы фундамента, равный для фундамента с круглой подошвой:

для фундамента с кольцевой подошвой:

где: R – радиус фундамента с круглой подошвой, D и d – соответственно наружный и внутренний диаметр фундамента с кольцевой подошвой.

Найденные величины должны удовлетворять условиям:

В случае если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно обеих главных осей прямоугольной подошвы фундамента, краевые давления определяют по формуле:

Найденные величины должны удовлетворять условиям:

Если значения давлений по подошве фундамента не удовлетворяют условиям, следует увеличить площадь подошвы фундамента.

Проверку давления фундамента на слабый подстилающий слой грунта следует проводить в соответствии с указаниями п. 1.1.4.

Определение осадки фундамента следует проводить в соответствии с указаниями п. 1.1.5. Необходимо учесть, что при диаметре фундамента 10 м и более, для определения осадки основания следует использовать расчетную схему в виде линейно-деформируемого слоя.

Проверку фундамента на действие сил морозного пучения следует проводить в соответствии с указаниями п. 1.1.6.

Определение крена фундамента под трубу производится в соответствии с прил. 2 к СНиП 2.01.02-83*, как для жесткого фундамента.

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле:

где: Е и v – модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания, k_e –коэффициент, принимаемый по прил. …, N и е – вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент на уровне подошвы и ее эксцентриситет, а – диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которого действует момент, k_m – коэффициент, учитываемый при расчете фундаментов по схеме линейно-деформируемого слоя при а ≥ 10 м и Е ≥ 100 кг/см 2 , принимаемый по прил. 21.

Расчет фундамента мелкого заложения под дымовую трубу при наличии технологических каналов
Расчет фундамента мелкого заложения под дымовую трубу при наличии технологических каналов Страницы работы Содержание работы 1.4. Расчет фундамента мелкого заложения под дымовую трубу при

Пример 5. Расчет фундамента под дымовую трубу

( Основные условия задачи см. фундамент № 6 на рис. 4).

Нагрузки в уровне обреза фундамента: F 0 _vII=3800кН, M 0 _II=2700кНм, F 0 _hII=300кН. Отметка планировки -0,500, геологические условия и характеристики грунтов – по разобранному выше примеру анализа инженерно-геологических условий. Задана отметка низа дымового канала (борова) -2,500 м. Принимая расстояние от низа канала до верха опорной плиты 0,25 м и толщину плиты 0,8м, получаем глубину заложения фундамента:

Несущий слой – тугопластичный суглинок (характеристики см. в табл. 6). Требуемый радиус подошвы фундамента определяем по формуле (13), принимая для суглинка n=0,35, Е =19мПа=19х10 3 кПа,

M_II=M 0 _II+ F 0 _hII хh_ф=2700+300х3,55=3765Нм, i_u=0,0005(по СНиП 2.02.01-83* для труб высотой до 100 м):

Производим конструирование фундамента (рис. 22). Уточняем нагрузки на основание:

Gф=(2,75х0,9х2х3,14х1,5)24+(3,14х3 2 х0,8)25=1124,7кН,

где 18,4 кН/м 3 – средневзвешенное значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента,

Нагрузки на основание F_vII=3800+1124,7+304,2=5229 кН,

Рис. 22. Схема конструирования круглого фундамента под трубу.

Площадь подошвы А=pr 2 =28,26м 2 ,

Момент сопротивления W=0,8r 3 =21,6м 3 .

Рассчитываем напряжения по подошве:

Определяем R для проверки условий (3) и (4), принимая в формуле (9)

Таким образом, условия (3) и (4) удовлетворяются с большим запасом, обусловленным условием (13) для кренов.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Общие положения и порядок проектирования

Свайный фундамент состоит из свай и плиты, объединяющей сваи и распределяющей на них нагрузку от сооружения – ростверка. Поэтому процесс проектирования свайного фундамента включает принятие решений, относящихся к типу и параметрам обоих указанных элементов, конструирование фундамента в целом и, наконец, расчеты фундамента и основания по предельным состояниям.

Выбор типа, глубины заложения ростверка и ориентировочное назначение его размеров

Рекомендуется принимать ростверки из монолитного железобетона класса не ниже класса (В 12,5). Выбор глубины заложения ростверка следует выполнить, прежде всего, с учетом конструктивных факторов.

При возможности пучения грунта, как и для фундаментов мелкого заложения, ростверк следует заложить на глубину, не меньшую расчетной глубины промерзания. Исключением могут быть лишь узкие ростверки под стены зданий при однорядном размещении свай и при использовании противо пучинистых мероприятий.

Для свайных фундаментов под стены зданий целесообразно сразу назначить верх ростверка и его размеры в плане. Для ростверков под колонны размеры в плане назначаются после определения несущей способности свай.

Пример 5
Пример 5. Расчет фундамента под дымовую трубу ( Основные условия задачи см. фундамент № 6 на рис. 4). Нагрузки в уровне обреза фундамента: F 0 vII =3800кН, M 0 II =2700кНм, F 0 hII =300кН.

Фундамент для трубы дымохода: необходимость, расчет, монтаж своими силами

Дымоход предназначен для отведения из жилого помещения вредных продуктов горения от печи или камина. Дымовая труба сможет успешно справляться с возложенными на нее функциями только в том случае, если будет возведена правильно, с соблюдением всех норм. Чтобы дымоход был устойчив и прослужил длительное время, требуется устанавливать его на отдельный фундамент. Фундамент дымохода может быть изготовлен самостоятельно. О том, как это сделать, читайте далее.

Основание для дымовой трубы

В каких случаях требуется фундамент

Дымоходы для печей и каминов могут изготавливаться:

из кирпича. Кирпичные дымовые трубы отличаются сложностью установки, возникновением конденсата и образованием сажевого налета внутри трубы, которые постепенно ведут к его разрушению. Несмотря на приведенные факторы, дымоходы из кирпича обладают эстетичным внешним видом и широко используются при строительстве печей,

Дымовая труба, изготовленная из кирпича

Дымовая труба, собранная из сэндвич труб

• из керамических труб. Самый большой недостаток керамического дымохода – высокая стоимость материалов, применяемых для изготовления,

Дымовая труба из прямоугольных керамических блоков

Дымовая труба, изготовленная из пластика

Габариты фундамента

Расчет фундаментов дымовых труб осуществляется на основании габаритных размеров дымохода.

Стандартный фундамент дымовой трубы имеет параметры:

1. минимум 40 см ниже уровня поверхности земли,
2. на 15 см с каждого края больше размеров дымовой трубы.

Способ определения размеров фундамента

Строители промышленных дымоходов производят полный расчет дымовой трубы: фундамент, его высоту, сечение и так далее. Он выполняется на основании формул, предложенных СНиП «Основания и фундаменты», и учитывает все параметры трубы и глубину промерзания почвы в районе установки дымохода.

Строительство фундамента

Необходимые материалы

Перед строительством фундамента требуется подготовить все необходимые материалы, к которым относятся:

• песок,
• гравий или битый кирпич,
• бетонная смесь. Оптимально подойдет марка бетона В15, но можно использовать и более высокий класс смеси,
• металлическая арматура сечением не менее 12 мм,
• жаропрочный кирпич,
• любой гидроизоляционный материал.

Основные этапы

Фундаменты под дымовые трубы строятся по следующей схеме:

1. выбирается место для установки печи и дымохода. Желательно, чтобы дымовая труба не соприкасалась со стенами жилого дома, так как при таком размещении возможно дополнительное образование конденсата. Фундамент печи и дымохода должен располагаться в некотором удалении от фундамента дома,

Оптимальные варианты расположения печи и дымохода в жилом доме

1. в месте предполагаемой установки печи и дымохода выкапывается яма соответствующих габаритных размеров,
2. по периметру ямы выставляется опалубка, которую можно сделать самостоятельно из подручных досок,

1. дно ямы приблизительно на 20 см засыпается смесью песка и гравия (битого кирпича). Благодаря этой операции можно выровнять дно котлована и основать «подушку» для будущего фундамента,
2. песчано-гравийная смесь перекрывается слоем гидроизоляционного материала, чтобы снизить образование конденсата, способного разрушить бетонную заливку,
3. укладываются металлические пруты в качестве армирующих элементов. Применение прутков является обязательным условием заливки, так как арматура способствует увеличению прочности бетонного основания,

Начальный этап возведения фундамента для дымохода

1. производится заливка бетоном. Толщина слоя бетона должна составлять 200-300 мм. Бетон должен быть вровень или несколько выше уровня грунта,

Основной этап строительства фундамента

1. фундамент под дымоход прокладывается еще одним слоем гидроизоляции,
2. далее целесообразно выполнить кирпичную кладку до уровня пола жилого помещения. Некоторые строители пренебрегают данным этапом. Однако дополнительная кладка позволит придать дымоходу дополнительную устойчивость и практически полностью исключить сезонные колебания конструкции, что приведет к меньшим потерям и уменьшению затрат на обслуживание и сезонное восстановление.

Заключительный этап строительства фундамента

Строительство фундамента под дымоход требуется исключительно при установке массивной конструкции. Чаще всего фундамент обустраивается сразу и для печи (камина), и для дымохода. Точного расчета конструкция не требует. Вполне достаточно знать общие правила монтажа фундаментов.

Фундамент для трубы дымохода: необходимость, расчет, монтаж своими силами
Для тяжелых дымовых труб требуется сборка отдельного фундамента, который придаст конструкции устойчивость и дополнительную надежность. Как сделать фундамент своими силами, можно узнать, прочитав статью.

Расчет дымовой трубы: как рассчитать необходимые параметры

Для любых котельных – промышленных и бытовых, проектируется, как правило, одна, общая для всех котлов, дымоходная труба. При этом наиболее важной частью проекта является аэродинамический расчет дымовой трубы.

Материалом для нее может служить кирпич, железобетон, стеклопластик. Использование стальных аналогов, диаметром более 1м, допустимо, лишь при условии технико-экономической выгоды подобного выбора.

Перед монтажом дымовой трубы необходимо произвести ряд расчетов

Основные виды расчетов для промышленных дымовых труб

Проектирование промышленных дымовых труб требует сложных, многоступенчатых расчетов

Расчет аэродинамики трубы

Данная часть проектирования нужна, чтобы определить минимальную пропускную способность сооружения.

Она должна быть достаточной, чтобы обеспечить беспроблемное прохождение и дальнейшее удаление продуктов сгорания топлива в атмосферу, при эксплуатации котельной в режиме максимальной нагрузки.

Следует отметить, что просчитанная неправильно пропускная способность трубы может стать причиной скопления газов в тракте либо котле.

Грамотный аэродинамический расчет дает возможность объективно оценить производительность дутьевой и тяговой систем, а также перепад давлений в воздушном и газовом трактах котельной.

Итогом аэродинамических вычислений служат рекомендации специалистов по высоте и диаметру дымовой трубы и оптимизации участков и элементов газо-воздушного тракта.

Определение высоты сооружения

Следующий пункт проекта — экологическое обоснование размера трубы, исходя из расчетов рассеивания вредных продуктов сгорания топлива в атмосфере.

Расчет высоты дымовой трубы производится, исходя из условий рассеивания выброса вредных веществ.

При этом должны соблюдаться все санитарные нормы для коммерческих и заводских предприятий, а также учитываться фоновая концентрация данных веществ.

Последняя характеристика зависима от:

• метеорологического режима атмосферы в данной местности,
• скорости потока масс воздуха,
• рельефа местности,
• температуры отводимых газов и пр. факторов.

В ходе данной стадии проектирования определяется:

• оптимальная высота трубы,
• максимальный, разрешенный объем выброса вредных веществ в атмосферу.

Прочность и устойчивость трубы

Расчеты нужны и для определения конструкции трубы

Далее, методика расчета дымовой трубы предусматривает комплекс вычислений, определяющих оптимальную устойчивость и прочность сооружения.

Данные расчеты производят для определения способности выбранной конструкции выдерживать воздействие внешних факторов:

1. сейсмической активности,
2. поведения грунта,
3. ветровых и снеговых нагрузок.

Учитываются и эксплуатационные факторы:

1. масса трубы,
2. динамические колебания оборудования,
3. температурное расширение.

Прочностные вычисления дают возможность подобрать не только конструкцию и форму ствола сооружения. Они позволяют, и произвести расчет фундамента под дымовую трубу: определить его конструкцию, глубину заложения, площадь подошвы и пр.

Тепловой расчет

Теплотехнический расчет необходим:

• для нахождения температурного расширения материала дымовойпромышленной трубы ,
• определения температуры ее наружного кожуха,
• выбора типа и толщины утеплителя для труб.

Расчет параметров дымовой трубы в частном доме

Чтобы определить параметры бытовой дымовой трубы, сложные расчеты не нужны

Что нужно знать при вычислениях

Чтобы определиться с параметрами дымовой трубы бытовой котельной нет необходимости производить серьезные вычисления. Достаточно воспользоваться упрощенной схемой расчетов.

Чтобы сделать такой расчет надо знать мощность (теплоотдачу) котла или печи, иными словами: количество сжигаемого за час топлива. Данную цифру легко узнать, заглянув в паспорт оборудования.

Остальные параметры для всех бытовых конструкций примерно одинаковы:

1. температура газов на входе в трубу – 150/200º,
2. скорость их в дымоходе — не меньше 2 м/сек.,
3. высота бытовой дымовой трубы, по СНиП, должна составлять не меньше 5м от колосника,
4. естественный напор газов на 1м — не меньше 4 Па (или 0.4ммН2О)

Чтобы узнать величину самотяги, стоит учесть, что это: разность плотностей, которую имеет воздух и дымовой газ, помноженные на высоту сооружения.

Иными словами: расчет диаметра дымовой трубы зависит от количества, сжигаемого за час топлива.

Допустим, что количество сжигаемого топлива вы уже знаете, тогда объем газов на входе в трубу, при определенной температуре t, таков:

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600, в м³/сек.
Зная скорость, с которой газы должны передвигаться в трубе, вы можете вычислить площадь (F) ее сечения:

А, исходя из формулы определения площади круга, можно вычислить диаметр (d) круглой трубы:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600, в метрах.
Пример расчета трубы, находим нужный диаметр

Приведем конкретный пример, как производится расчет дымовых труб бытового назначения.

Пусть это будет металлическая изолированная труба.

1. Допустим, что на колоснике топки сжигается 10 кг дров в час, имеющих влажность в 25%.
2. Тогда объем газов (V) при нормальных условиях (учитывая коэффициент избытка воздуха), нужных для горения — 10 м³/кг.
3. Температура на входе в трубу равна 150º.
4. Следовательно, Vг = (10∙10∙1.55)/3600. Произведя вычисления, получим объем газов, в 0.043 м³/сек.
5. Приняв скорость газов за 2м/сек., вычисляем диаметр трубы для дымохода:
   d² = (4∙0.043)/3,14∙2, получаем значение 0,027.
6. Подставляем все цифры в формулу dт = √4∙0.34∙0.043∙(1+150/273)/3.14∙10∙3600. Сделав вычисления, получим необходимый диаметр в 0.165 м.

Определение самотяги

1. Определим, как охлаждается газ на 1 м сооружения. Зная, что сжигается 10 кг дров в час, производим расчет мощности: Q =10∙3300∙1.16, получаем цифру 38.28 кВт.
2. Тепловой коэффициент для нашей трубы равен 0.34.Значит, на один ее метр потери составят: 0.34:0.196=1,73º.
3. Поэтому, на выходе из 3 метрового ствола (из общих 5 м отнимаем 2 м печи)
   температура газов: 150-(1.73∙3)=144,8º.
4. Значение самотяги при определении плотности воздуха, в нормальных условиях
   при 0º = 1.2932, при 144,8º = 0.8452. Производим вычисления: 3∙(1.2932-0.8452). Получаем значение естественного напора газов, равное 1,34 ммН2О. Этого волне достаточно для нормальной эксплуатации трубы.

Как вы могли убедиться, расчет трубы дымовой бытового назначения не так уж и сложен, как могло бы показаться.

Расчет дымовой трубы: как рассчитать необходимые параметры
82) Расчет дымовой трубы: методика – как рассчитать диаметр, высоту фундамента дымохода котельной, теплотехнического помещения.

Расчет металлоконструкции и фундамента дымовой трубы

НТЦ АПМ был проведен прочностной расчет металлоконструкции и фундамента дымовой трубы с учетом пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

В процессе создания модели использовались следующие нормативные документы:

1. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия
2. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции
3. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты

Условно расчет был разделен на три этапа:

– расчет металлоконструкции дымовой трубы,

– расчет соединений секций башни ,

– расчет фундамента под башню.

Расчет металлоконструкции

Расчет проводился с помощью программы APM Structure3D в соответствии с расчетными схемам и чертежами, предоставленными заказчиком.Башня моделировалась стержневыми конечными элементами.

Рис. 1 Общий вид башни с дымовыми трубами

Рис. 2 Произвольный вид конструкции башни в АРМ Structure3D

Задание нагрузок проводилось поэтапно путем создания загружений, каждое из которых отвечало за тот или иной силовой фактор.

Средняя составляющая ветровой нагрузки была определена в соответствии с СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия”. После чего в программе для данного загружения определялась пульсационная составляющая ветровой нагрузки, для учета которой были определены 16 собственных форм колебания конструкции.

Рис. 3 7-ая форма колебания конструкции

Рис. 4 16-ая форма колебания конструкции

Анализ результатов прочностного расчета башни показал, что при заданных расчетных нагрузках, эквивалентные напряжения, возникающие в стойке первой секции башни, превышают предел текучести материала. Было рекомендовано для обеспечения необходимой прочности заменить стойки первой секции башни с трубы 159х4 на трубу 159х6 ГОСТ 10704-91

Рис. 5 Карта эквивалентных напряжений в первой секции башни и в нагруженном сечении

Расчет болтовых соединений элементов конструкций

Расчет болтовых соединений элементов конструкций выполнялся в соответствии с СП 16.13330.2011.

Соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.

Рис. 6 Соединение секций башни дымоходных труб

Рис. 7 Расчет болтового соединения в APM Joint

Проверочный расчет болтового соединения в APM Joint показал необходимо заменить болты М12 на болты М16 ГОСТ 7798-70.

Расчет фундамента под башню

Рис. 8 Схема фундамента

Рис. 9 Фрагмент расчетной модели с учетом фундамента

Проведен расчет конструкции башни с учетом пульсационной составляющей ветровой нагрузки, а также расчет наиболее нагруженных конструктивных элементов согласно СП 16.13330.2011.

Анализ результатов прочностного расчета башни показал, что при заданных расчетных нагрузках коэффициент запаса по текучести 1,13.

Максимальные прогибы конструкции башни составляют 15,1 см при действии ветровой нагрузки с учетом ее пульсационной составляющей.

Проведенный расчет фундамента показал, что несущая способность свай на вдавливание и на выдергивание обеспечена.

Расчет металлоконструкции и фундамента дымовой трубы
Расчет металлоконструкции и фундамента дымовой трубы НТЦ АПМ был проведен прочностной расчет металлоконструкции и фундамента дымовой трубы с учетом пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

Источник