Consideratii asupra efectelor ce provin din uzura masinilor

Uzarea si principalul ei efect, uzura, este întotdeauna daunatoare si conduce, mai repede sau mai lent, la scoaterea din functionare a unor componente mecanice ale masinilor. Uzarea reprezinta un proces de desprindere de material si de modificare a starii initiale a suprafetelor de frecare având ca rezultat uzura. Defectiunile generate de procesul de uzare pot aparea ca urmare a:

• solutiilor constructive adoptate;• proceselor tehnologice aferente;• conditiilor de exploatare;• calitatii întretinerii.

Mecanismul formarii particulei de uzura este foarte complex si depinde de multi factori specifici conditiilor de exploatare: sarcina, viteza, lubrifiant, temperatura, etc. Din acest punct de vedere, aparitia individuala a unei particule de uzura si deci a unei surse elementare de defectare, este de natura “aleatorie”. Procesul de uzareîn ansamblul sau se poate considera în schimb “determinist” la nivelul unei cuple si în prezenta unor conditii de exploatare cunoscute (sarcina si viteza ca marimi vectoriale, lubrifiantul cu proprietatile sale fizico-chimice si functionale, temperatura, etc.).

Efectele negative ale uzurii se pun în evidenta prin:• scaderea radamentului masinii;• consumul de lubrifiant;• cresterea nivelului de zgomot si de vibratie;• modificarea regimului termic;• modificarea raportului de transmitere;• deteriorarea principalelor elemente ale transmisiei fara

posibilitatea de reparare (blocari ca urmare a modificarii sectiunilor periculoase si cresterii sarcinilor dinamice, etc.).

În afara criteriului tehnic si tehnologic la aprecierea starii limita de functionare a masinilor si a componentelor mecanice ale acestora, un rol important îl detin criteriile economice si de siguranta. Criteriul economic are în vedere faptul ca între uzura si cost exista anumite legaturi ce se manifesta prin scaderea randamentului, cresterea consumului de lubrifiant, în special ca urmare a degradarii mecanice si a pierderilor prin etansari. Criteriul de siguranta se aplica în special pentru masinile si echipamentele industriale cu implicatii deosebite pentru securitatea oamenilor (fundatii de masini din cadrul instalatiilor chimice cu medii toxice, fundatii de masini din cadrul instalatiilor din domeniul nuclear, etc.).

Din punct de vedere fizic, procesul de deformare începe cu asperitatile si continua cu ondulatiile si abaterile de la forma initiala. Aspectele statistice si

probabilistice ale microgeometriei confera si procesului de deformare un aspect probabilistic al carui efect se resimte în procesul de frecare si uzare.

Aspecte cu privire la oboseala materialelor

Efectul de oboseala a materialelor se va introduce în calcul prin reducerea valorilor rezistentelor de calcul. Elemente suplimentare cu privire la aspectele legate de oboseala sunt date în STAS 10111/2-87.

3. DATE DE BAZA NECESARE PENTRU PROIECTAREA DINAMICA A FUNDATIILOR DE MASINI

3.1 Date pentru masini furnizate de fabricantul acestora

În vederea proiectarii dinamice a fundatiilor de masini sunt necesare o serie de informatii cu privire la caracteristicile specifice ale masinilor pe care fabricantii acestora sunt obligati sa le puna la dispozitia celor care proiecteaza fundatiile de masini. În cele ce urmeaza vor fi prezentate o serie de astfel de date pentru principalele categorii de masini care fac, în general, obiectul acestui ghid.

3.1.1 Date asupra masinilor cu componente mecanice oscilante

Inginerul proiectant al unei fundatii pentru acest tip de masina trebuie sa aiba în vedere aspectele cuprinse în paragrafele 3.1.1.1÷3.1.1.3.

3.1.1.1 Date generalea) Tipul si denumirea masinii.b) Descrierea miscarii si a modului de functionare a masinii.c) Planse de ansamblu cu privire la prezentarea masinii: plan

general, elevatie, sectiuni semnificative si detalii ale diverselor legaturi ale acesteia cu alte agregate.

d) Dimensiunile de gabarit ale masinii, în general, si dimensiunile placii de baza a acesteia, în special.

e) Precizarea înaltimii la care se gaseste arborele cotit al masinii în raport cu platforma fundatiei si elemente cu privire la alegerea unghiurilor dintre manivelele arborelui.

f) Puterea nominala a masinii (eventual puterea maxima).

g) Turatia de regim si turatiile critice (minima si maxima).h) Diagrama de intrare în turatia de regim.i) Numarul de cilindri, asezarea lor si ordinea de aprindere a

acestora.j) Temperatura maxima provenita din functionarea masinii la baza

acesteia si diferentele de temperatura la fetele elementelor de beton sau metal.

k) Valori ale amplitudinilor vibratiilor admisibile pentru functionarea masinii în conditii de siguranta si fiabilitate.

l) Tolerante de montaj.

3.1.1.2 Elemente suplimentare necesare pentru proiectarea în concept static

a) Informatii cu privire la masele componentelor masinii, marimea si pozitia încarcarilor statice transmise la fundatie, pozitia centrelor de greutate ale elementelor masinii în raport cu cele trei axe principale ale acesteia.

b) O schita detaliata care sa furnizeze elemente cu privire la montarea si prinderea masinii pe fundatie (pozitia buloanelor sau suruburilor de ancorare).

c) Furnizarea unui plan si a unor sectiuni din care sa rezulte dimensiunile minime necesare ale fundatiei la cota sa superioara pentru instalarea corecta a masinii si a echipamentului auxiliar (atunci când este cazul). De asemenea, trebuie furnizate informatii cu privire la diferitele nivele ale platformei, pozitia gaurilor pentru conducte, pozitia canalelor, eventualele denivelari, aspecte cu privire la piesele metalice înglobate, zonele de subturnare, gabaritele libere ce trebuie respectate de proiectantul fundatiei, etc.

3.1.1.3 Elemente suplimentare necesare pentru proiectarea în concept dinamic

a) Fabricantul masinii trebuie sa furnizeze proiectantului fundatiei detalii cu privire la marimea, directia si frecventele fortelor si cuplurilor perturbatoare.

b) Momentele de inertie masice ale componentelor masinii în raport cu cele tri axe principale ale acesteia.

c) Încarcari dinamice generate de unele defecte functionale (conditiile de “scurt-circuit”, ruperea unei piese, etc.).

d) Încarcari datorate functionarii nesincronizate a masinii cu alte masini.

e) Aspecte cu privire la efectele hidraulice si termice în cazul pompelor si compresoarelor.

f) Încarcari provenite din oprirea brusca a functionarii masinii, etc.g) Informatii cu privire la eventualele sensibilitati dinamice ale

masinii.

3.1.2 Date asupra masinilor cu componente mecanice rotative

Pentru masinile cu componente mecanice rotative având turatii ridicate, fabricantul masinii trebuie sa puna la dispozitia proiectantului fundatiei urmatoarele date:

a) Planul masinii si al echipamentului auxiliar, inclusiv detalii de prindere pe fundatie.

b) Informatii cu privire la existenta golurilor, denivelarilor, canalelor, etc.

c) Greutatea masinii.d) Puterea nominala a masinii.e) Turatiile de regim si turatiile critice ale arborelui.f) Greutatea rotorului si detalii asupra excentricitatilor.g) Informatii cu privire la marimile si punctele de aplicare ale

încarcarilor ce se iau în considerare la proiectarea fundatiei. Printre aceste încarcari trebuie incluse:

• Încarcarile cu caracter static;• Încarcarile cu caracter dinamic;• Efectul variatiilor de temperatura;• Încarcari datorate greutatii condensatorului si volumului de

apa continut de acesta; • Încarcari datorate aparitiei vacuumului în condensator;• Greutatea conductelor;• Fortele neechilibrate provenite din functionarea masinii;• Efectele de torsiune;• Cuplul de scurt-circuit;• Încarcari generate de încovoierea rotorului;• etc.

h) Valori admisibile ale amplitudinilor vibratiilor din punctul de vedere al functionarii masinii.

i) Tolerante de montaj.

În cazul masinilor cu componente mecanice rotative caracterizate prin turatii reduse (de tipul convertizoarelor) sunt necesare urmatoarele date:

a) Greutatea motorului si a generatorului.b) Greutate rotor pentru motor si greutate rotor pentru generator si

precizarea excentricitatilor. Daca exista informatii în legatura cu fortele si momentele neechilibrate nu mai sunt necesare datele pentru excentricitati.

c) Greutatea volantului.

d) Turatia de regim.e) Momentul de scurt-circuit.f) Planul componentelor convertizorului, detalii de prindere,

elemente cu privire la gabaritele libere ce trebuie respectate în vederea amplasarii accesoriilor si verificarilor periodice.

În cazul pompelor centrifugale sunt necesare urmatoarele date despre masina, pentru proiectarea fundatiei acesteia:

a) Greutatea pompei.b) Turatia nominala.c) Frecventa undei de presiune.d) Numarul paletelor centrifuge.e) Fortele neechilibrate generate de functionarea pompei.

Datele necesare pentru ventilatoare si suflante, precum si pentru alte masini din aceasta categorie, sunt similare celor prezentate în cazul convertizoarelor, cu unele diferente care rezulta din particularitatile masinii.

3.1.3 Date asupra masinilor cu componente mecanice generate de socuri

În cazul acestor masini proiectantul fundatiei trebuie sa aiba la dispozitie o serie de date dintre care cele mai importante sunt prezentate în continuare.

a) Tipul ciocanului (de forjat sau matritat), denumirea fabricii constructoare, caracteristici ale modelului.

b) O descriere a miscarilor efectuate de componentele principale ale masinii (batiul, berbecul si sabota).

c) Dimensiunile de gabarit ale ciocanului.d) Masa nominala si masa reala a pieselor în cadere (berbecul si

piesele care comanda si cad odata cu el).e) Masa sabotei, dimensiunile bazei sale si cota ei fata de fundatia

constructiei în care este amplasata masina generatoare de socuri.f) Masa ciocanului fara sabota, centrul sau de greutate, dimensiunile

batiului.g) Pozitia si dimensiunile buloanelor de ancoraj.h) Suprafata pistonului si presiunea aburului sau aerului.i) Înaltimea de cadere a berbecului.j) Viteza maxima si energia cinetica a berbecului în momentul

lovirii.k) Numarul de loviri pe minut.l) Valori admisibile ale amplitudinilor miscarii sabotei si fundatiei.m) Tolerante de montaj.

3.2 Date pentru fundatii3.2.1 Fundatii rigide de tip bloc

În vederea elaborarii unui model de calcul adecvat pentru proiectarea în concept dinamic a unei fundatii de masina de tip bloc rigid este necesara luarea în considerare a unor aspecte care vor contribui, în final, la reducerea volumului de calcul.

3.2.1.1 Reguli de predimensionare

a. Masa fundatiei pentru o masina centrifugala trebuie sa fie de doua pâna la trei ori mai mare decât masa masinii pe care o sustine. În cazul masinilor cu componente mecanice oscilante masa fundatiei trebuie sa fie de trei pâna la cinci ori mai mare decât masa echipamentului. De-a lungul timpului diversi autori au stabilit, pe baza experientei acumulate, relatii între masa fundatiei, masa masinii, puterea sau turatia acesteia. G.A. Leonards recomanda urmatoarele repoarte între masa blocului de fundatie si masa masinii cu piston (Tabelul nr.3).

Tabelul nr.3

Tipul masiniiRaportul întremasa fundatieisi masa masinii

Motoare cu gaz cu un cilindru 3:1 Motoare cu gaz cu doi cilindri 3:1 Motoare cu gaz cu patru cilindri 2,75:1 Motoare cu gaz cu sase cilindri 2,25:1 Motoare cu gaz cu opt cilindri 2,00:1 Motoare diesel cu doi cilindri 2,75:1 Motoare diesel cu patru cilindri 2,40:1 Motoare diesel cu sase cilindri 2,10:1 Motoare diesel cu opt cilindri 1,90:1 Turbine cu abur cuplate cu generatoare 3÷4:1 Motoare cu gaz verticale cuplate cu generatoare 3,50:1 Motoare diesel verticale cuplate cu generatoare 2,60:1

În ultima perioada de timp pe plan international inginerii proiectanti ai fundatiilor de masini au semnalat necesitatea cresterii masei fundatiei proportional cu turatia masinii. Motivatia acestei cerinte a rezultat din faptul ca fortele dinamice neechilibrate sunt cu atât mai mari cu cât turatia masinii este mai ridicata, dar nu s-a tinut seama de conditiile de rezonanta si de limitarea amplitudinilor vibratiilor.

O alta abordare a fost aceea de a creste masa fundatiei în functie de puterea nominala a masinii (aspect corect în anumite privinte) dar nici în acest caz nu s-a tinut seama de conditiile de rezonanta si de limitarea amplitudinilor vibratiilor.

Trebuie remarcat totusi ca marimea masei fundatiei unei masini are efectul favorabil de reducere, în anumite conditii, a amplitudinilor deplasarilor.

b. Înaltimea blocului de fundatie trebuie sa fie aleasa astfel încât aceasta sa rezeme pe straturi consistente de fundare încât sa poata fi asigurata stabilitatea. O marime caracteristica a fundatiei este raportul dintre lungimea si înaltimea acesteia (L/H). Se va alege o înaltime “H” cât mai mare atunci când este necesara o suprafata de rezemare mica sau când acest lucru este impus de instalatii auxiliare [12].

Înaltimea blocului nu trebuie sa fie mai mica decât 0,6m, aceasta fiind în unele cazuri impusa de lungimea suruburilor de ancorare. Alegerea înaltimii fundatiei poate fi dictata si de celelalte dimensiuni ale sale astfel încat sa rezulte un bloc de fundatie ce poate fi considerat rigid. Astfel, înaltimea blocului va fi mai mare decât o cincime din latimea lui, sau o zecime din lungimea acestuia [5].

c. Dimensiunile în plan ale blocului de fundatie se aleg atât pe baza volumului acesteia cât si în functie de dimensiunile placii de baza ale masinii. Dimensiunile în plan ale blocului de fundatie trebuie sa satisfaca cerinta de a fi cu cel putin 150 mm mai mari pe fiecare latura decât placa de baza a masinii, în vederea operatiilor de întretinere. Pentru asigurarea stabilitatii ansamblului în cazul masinilor cu cilindrii asezati în pozitie verticala, latimea totala a fundatiei (masurata în unghi drept pâna la arborele cotit) trebuie sa fie cel putin egala cu distanta de la centrul arborelui pâna la partea inferioara a fundatiei. În cazul masinilor cu cilindrii asezati în pozitie orizontala latimea fundatiei trebuie sa fie mai mare cu cca. 50%.

Dupa ce s-au stabilit latimea si înaltimea fundatiei urmeaza sa se determine lungimea blocului de fundatie din conditia realizarii masei fundatiei. Lungimea si latimea blocului de fundatie vor fi modificate pâna când centrul de greutate al masinii si echipamentului se va gasi pe aceeasi verticala cu centrul de greutate al fundatiei.

Dimensiunile blocului de fundatie trebuie sa fie alese astfel încât sa se asigure stabilitatea acestuia împotriva rasturnarii.

d. Forma fundatiei se va alege simpla si simetrica evitându-se orice nisa, intrând, proeminenta sau asimetrie, cu exceptia situatiilor când unele dintre acestea nu pot fi evitate.

e. În vederea asigurarii unor tasari uniforme ale terenului de sub fundatie se recomanda ca centrul de greutate al ansamblului format din masina si fundatie sa se gaseasca pe cât posibil pe aceeasi verticala cu centrul de greutate geometric al suprafetei talpii fundatiei.

Excentricitatea cauzata de distributia maselor în cadrul ansamblului “masina-fundatie” nu trebuie sa depaseasca 5% din dimensiunea cea mai mica a blocului de fundatie pe nici una din cele doua directii orizontale.

f. Centrul de greutate al ansamblului “masina-fundatie” trebuie sa se gaseasca cât mai jos în raport cu partea superioara a fundatiei (în nici o situatie centrul de greutate al ansamblului nu trebuie sa se gaseasca deasupra partii superioare a fundatiei).

g. Partea superioara a blocului de fundatie trebuie sa fie la cel putin 30cm deasupra cotei pardoselii finite a constructiei, pentru a se evita deteriorarea acesteia datorita contactului permanent cu apa.

3.2.1.2 Conformarea dinamica a fundatiei rigide de tip bloc

Dimensiunile finale ale unei fundatii de tip bloc vor rezulta în urma unei analize cu caracter dinamic efectuata pe un model de calcul a carui comportare sa aproximeze cât mai bine pe cea a structurarii reale. Pentru realizarea acestui scop se va tine cont de:

a) Geometria blocului de fundatie stabilita în conditiile punctului 3.2.1.1.b) Actiunile statice si fortele excitatoare cu caracter dinamic ce actioneaza

asupra blocului de fundatie.c) Modelarea dinamica a fundatiei bloc tinând cont si de directia si

punctele de aplicatie ale fortelor perturbatoare.d) Determinarea pe cale experimentala a coeficientilor elastici ai solului

sau adoptarea unor valori din literatura tehnica specifica de actualitate.e) Calculul frecventelor proprii de vibratie pentru cele sase moduri

specifice de vibratie ale unei fundatii de tip bloc (3 translatii si 3 rotatii).f) Compararea frecventelor proprii determinate cu frecventele fortelor

excitatoare pentru a vedea daca sunt satisfacute conditiile de evitare a fenomenelor specifice rezonantei.

g) Determinarea amplitudinilor deplasarilor sistemului în diferite moduri de vibratie si compararea lor cu cele admisibile.

h) Influenta substraturilor de sub fundatie atunci când acestea au caracteristici diferite în raport cu cele ale terenului de la suprafata.

i) Efectul apei subterane asupra sistemului “masina-fundatie” atunci când aceasta se gaseste la un nivel ridicat.

j) Efectul transmiterii temperaturii de la masina la fundatie.k) Efectul îngroparii în teren a fundatiilor rigide în cazul masinilor

rotative (efectul umpluturilor laterale).l) Calculul de rezistenta al blocului de fundatie.

Pentru usurarea analizelor numerice directiile de actiune a fortelor generate de masini trebuie, atunci când este posibil, sa fie paralele cu una din axele principale de inertie si concentrice cu axele blocului rigid de fundatie. Sunt necesare, de asemenea, planuri în care sa fie specificate clar tolerantele de lucru si acuratetea ceruta cu privire la dimensiunile finale ale fundatiei.

3.2.1.3 Fundatii rigide de tip bloc asezate pe piloti

Utilizarea fundatiilor pe piloti este necesara în urmatoarele situatii:• Presiunea la nivelul terenului rezulta din actiunea combinata a

încarcarilor statice si dinamice depaseste valoarea admisibila a presiunii terenului sau se produc tasari inegale, iar o fundatie de suprafata nu poate fi o solutie adecvata.

• Terenul de sub fundatie si nivelul apelor subterane prezinta unele particularitati astfel încât vibratiile masinilor pot produce tasari dinamice importante. De aceea este necesara transferarea încarcarilor statice si dinamice ale fundatiei la straturi mai adânci si consistente de fundare.

• Este necesara cresterea frecventei proprii a fundatiei si micsorarea amplitudinilor vibratiilor.

• Masinile sunt caracterizate printr-o sensibilitate proprie ridicata care necesita o fundatie rezemata pe piloti.

• Conditiile seismice ale amplasamentului.

Aspectele cele mai importante de care trebuie sa se tina seama la adoptarea unei astfel de solutii de fundare pot fi sintetizate astfel:

a) Masa blocului în care sunt încastrate extremitatile superioare ale pilotilor trebuie sa fie de 1,5÷2,5 ori mai mare decât masa masinii cu componente mecanice rotative.

b) Masa blocului în care sunt încastrate extremitatile superioare ale pilotilor trebuie sa fie de 2,5÷4,0 ori mai mare decât masa masinii cu componente mecanice oscilante.

c) Dimensiunile blocului de fundatie în care sunt încastrati pilotii se aleg ca în paragraful 3.2.1.2.

d) Numarul si dimensiunile pilotilor se vor alege astfel încât sa se realizeze o buna transmitere a încarcarilor la terenul de fundare.

e) Pilotii trebuie astfel aranjati încât centrul de greutate al grupului sa coincida cu centrul de greutate al ansamblului “masina-fundatie-bloc”.

f) Daca exista posibilitatea aparitiei fenomenului de rezonanta se vor efectua modificari ale masei fundatiei astfel încât structura obtinuta sa

rezulte supraacordata pentru masini cu componte mecanice oscilante si subacordata pentru masini cu componente mecanice rotative.

g) Este necesara o fixare corespunzatoare a capetelor pilotilor în blocul de fundatie pentru a putea fi realizata rigiditatea prescrisa prin proiectare.

Fundatiie de masini rezemate pe piloti se întâlnesc destul de rar si, în consecinta, nu se considera necesar sa fie prezentate elementele suplimentare în cadrul acestui ghid. Se recomanda ca bibliografie lucrarile [5], [12], [35], [50].

Fundaţii flexibile în cadreReguli de predimensionare

În cadrul acesteu paragraf se prezintă pe scurt unele reguli care conduc la alegerea preliminară a dimensiunilor geometrice ale componentelor unei fundaţii în cadre. În general, această fază se bazează pe experienţa proiectantului fundaţiei maşinii, dar o serie de elemente ce vor fi precizate în continuare vor contribui la o proiectare finală adecvată a fundaţiei în cadre.

Pentru alegerea dimensiunilor fundaţiei trebuie să se ţină seama şi de următoarele aspecte:a) Proiectantul fundaţiei trebuie să analizeze cu atenţie gabaritul maşinii şi

cerinţele pentru asigurarea unui spaţiu suficient în vederea montării echipamentului, dimensiunile buloanelor de ancorare, schema montării conductelor şi toleranţele admise pentru instalarea, întreţinerea şi funcţionarea maşinii.

b) Radierul fundaţiei nu trebuie amplasat mai sus decât adâncimea minimă de fundare recomandată în cadrul studiului geotehnic efectuat pe amplasament. Trebuie să se ţină seama de straturile bune, consistente de fundare, nivelul apei subterane, adâncimea de îngheţ şi alte condiţii locale specifice de teren. Radierul trebuie să aibe o înălţime şi o rigiditate suficientă pentru a asigura o presiune uniformă pe teren astfel încât să poată fi evitată deplanarea tablierului şi să păstreze intact aliniamentul arborelui maşinii. De asemenea, înălţimea radierului trebuie să fie suficientă pentru o fixare rigidă a capetelor inferioare ale stâlpilor. De aceea, se recomandă ca înălţimea radierului “H” să nu fie mai mică decât:

H=0,07.L4/3

unde “L” este media între două deschideri adiacente între stâlpi în metri [5].Înălţimea minimă a radierului este, în general, egală cu 1,0m

[50].c) Stâlpii fundaţiilor în cadre vor fi astfel dimensionaţi încât raportul dintre

înălţimea lor şi lăţimea secţiunii transversale să fie cuprins între 2÷10. În cazul încărcărilor verticale, se va urmări ca stâlpii să fie la fel solicitaţi. Ariile secţiunilor transversale ale stâlpilor trebuie să fie proporţionale cu încărcarea pe care aceştia o suportă. Rapoartele dintre încărcările axiale “Pi” şi ariile secţiunilor transversale ale stâlpilor “Ai” trebuie să fie, pe cât posibil,

constante pentru toţi stâlpii. Distanţa dintre stâlpi va fi mai mică de 3,5 m. Stâlpii intermediari vor fi poziţionaţi ţinând cont de indicaţiile date de furnizorul maşinii.

d) Tablierul fundaţiei poate avea înălţimi cuprinse între 0,60 şi 1,50m şi este necesar să aibă rigiditate cât mai mare în raport cu deplasările laterale. Acest aspect se poate realiza fie prin lăţirea grinzilor longitudinale, fie prin plăci în consolă, rigidizate cu grinzi marginale şi nervuri [12].

e) Grinzi transversale şi longitudinale. Înălţimea grinzilor transversale şi longitudinale trebuie să fie aproximativ egală cu o pătrime până la o optime din deschiderea liberă dintre stâlpi. Lăţimea grinzilor va fi egală cu lăţimea secţiunilor transversale ale stâlpilor. În cazul încărcărilor statice săgeata grinzilor trebuie să rezulte mai mică decât 0,5mm. Rigiditatea la încovoiere a grinzilor trebuie să fie de cel puţin două ori mai mare decât cea a stâlpilor.

Conformarea dinamică a fundaţiilor flexibile în cadre

Dimensiunile finale ale unei fundaţii flexibile în cadre vor rezulta în urma unei analize cu caracter dinamic, în cadrul căreia se va ţine seama de o serie de aspecte dintre care cele mai importante sunt prezentate în continuare.a) Fundaţia în cadre trebuie să rezulte pe cât posibil simetrică în raport cu

planul vertical care trece prin axa longitudinală a maşinii.b) Rezemarea maşinii se va face pe cadrele transversale ale fundaţiei.c) Fundaţia în cadre trebuie astfel dimensionată dinamic încât forţa

rezultantă provenită din greutatea maşinii, tablierului, stâlpilor (inclusiv a planşeelor intermediare, dacă există) şi radierului să treacă, pe cât posibil, prin centrul de greutate geometric al suprafeţei de contact cu terenul. Se admite o excentricitate de până la 3%.

d) Se vor evita consolele. Dacă acest lucru nu este posibil, acestea se vor proiecta astfel încât să le fie asigurată rigiditatea cu cadrul principal.

e) Masa totală a fundaţiei (tablier+grinzi+stâlpi+radier) trebuie să fie de cca. Trei ori mai mare decât masa unei maşini cu componente mecanice rotative şi de cinci ori mai mare decât masa unei maşini cu componente mecanice oscilante.

f) Masa jumătăţii superioare a fundaţiei nu trebuie să fie mai mică decât masa maşinii.

g) Presiunea transmisă la terenul bun de fundare şi rezultată din greutatea combinată a maşinii, fundaţiei şi a altor încărcări statice şi dinamice generate în cadrul proceselor tehnologice trebuie să fie egală cu cel mult 80% din presiunea admisibilă a terenului în cazul considerării încărcărilor cu caracter static.

h) Stâlpii fundaţiei în cadre trebuie să se deplaseze egal pe toate direcţiile în cazul considerării acţiunii forţelor statice echivalente pe aceste direcţii. Deplasările maxime admise pe direcţie orizontală trebuie să fie de maxim 0,5 mm.

i) Calculul frecvenţelor proprii de vibraţie ale ansamblului “maşină-fundaţie” şi compararea lor cu frecvenţele forţelor excitatoare pentru a vedea dacă sunt satisfăcute condiţiile de evitare a fenomenelor specifice rezonanţei.

j) Determinarea amplitudinilor deplasărilor sistemului în diferite moduri de vibraţie şi compararea lor cu cele admisibile.

Fundaţii rigide specifice maşinilor cu componente mecanice generatoare de şocuri

Elementele ce vor fi prezentate în continuare pot fi utile în determinarea dimensiunilor elementelor componente ale unei astfel de maşini:

• berbecul (piesa care loveşte);• şabota sau nicovala (componentă a maşinii pe care se sprijină

obiectul care se forjează);• batiul;• blocul de fundaţie de sub şabotă;• stratul elastic de sub şabotă;• stratul elastic de sub fundaţie.

a) Masa berbecului este furnizată de fabricant.b) Masa şabotei poate fi considerată, conform normelor germane, de 20 de

ori mai mare decât masa berbecului.c) Masa blocului de fundaţie de sub şabotă este de 60÷120 ori mai mare

decât masa berbecului şi va fi de cel puţin 3 ori mai mare decât masa şabotei. Pentru fundaţiile care reazemă pe terenuri slabe, masa blocului de fundaţie de sub şabotă va fi de 4 până la 5 ori mai mare decât masa şabotei. Normele germane recomandă pentru masa blocului de fundaţie relaţia:

m=75.m0. 2=75. m0.

unde:v0=viteza berbecului în momentul lovirii, în m/s;vr=viteză de referinţă egală cu 5,6 m/s corespunzătoare unei înălţimi de

cădere de referinţă h=1,60m;m0=masa berbecului, în tone;m=masa blocului de fundaţie, în tone.

Se precizează că “m” conţine atât masa blocului de fundaţie cât şi masa maşinii. Deoarece masa maşinii este cunoscută va rezulta uşor masa blocului de fundaţie.

D.D.Barkan [7] obţine pentru masa blocului de fundaţie expresia:m=(58…72).m0

d) Suprafaţa de rezemare a tălpii fundaţiei trebuie să fie aleasă astfel încât presiunea admisibilă a terenului să nu fie depăşită în timpul funcţionării maşinii. Elemente suplimentare cu privire la calcului suprafeţei de rezemare pot fi găsite în lucrările [7] şi [12].e) Înălţimea blocului de fundaţie trebuie să asigure o comportare

corespunzătoare a acestuia în cazul solicitărilor de străpungere şi încovoiere. Se va ţine seama şi de faptul că în timpul funcţionării sunt generate forţe de inerţie. Înălţimea minimă a blocului de fundaţie va fi de 1,0 m pentru ciocane “uşoare” şi 2,5 m pentru ciocane cu greutate medie. Normele germane prescriu pentru înălţimile minime ale blocului de fundaţie de sub şabotă valorile prezentate în Tabelul nr. 4.

Tabelul nr. 4

Masa berbecului (tone) Pânăla 1t

2t 4t 6t 10t >10t

Grosimea minimă a fundaţiei sub şabotă (m)

1 1,25 1,75 2,5 3,2 4

f) Elemente cu privire la stratul elastic de sub şabotă şi statul elastic de sub fundaţie pot fi găsite în lucrările [3], [5], [10], [35], [44], [45], [46], [50].

Date pentru terenul de fundareÎn vederea proiectării în concept dinamic a ansamblului “maşină-

fundaţie-teren de fundare” este necesar să se precizeze, prin cercetări geotehnice in situ, principalii factori care vor guverna comportarea fundaţiilor în regim tranzitoriu şi permanent de funcţionare a maşinilor. În acest sens, studiile bazate pe investigaţii geotehnice trebuie să conţină:a) Foraje pe amplasamentul obiectivelor proiectate şi în vecinătatea acestora, precum şi descrierea stratificaţiilor.b) Indicarea cotei de fundare.c) Evaluarea presiunilor de calcul şi prezentarea unor elemente cu

privire la deformabilitatea probabilă a straturilor de teren care alcătuiesc depozitul respectiv.

d) Precizarea nivelului apelor subterane precum şi aspecte conexe variabilităţii acestuia în timp.

e) Posibilitatea apariţiei fenomenului de lichefiere precum şi sensibilitatea la înmuiere a anumitor categorii de terenuri.

f) Porozitatea şi indicele de consistenţăg) Agresivitatea apei subterane.h) Determinarea coeficienţilor elastici (Cx, Cy, Cz,Cφ,Cψ) precum şi a

modulelor de elasticitate, în regim static şi dinamic.

i) Parametri dinamici specifici, de importanţă deosebită mai ales în cazul terenurilor slabe cum ar fi: vitezele de propagare prin mediul de amplasare, caracteristici de atenuare sau amplificare (transmisibilitatea vibraţiilor), grosimea depozitului superficial care defineşte amplasamentul.

j) Alte mărimi fizice ale terenului de fundare necesare pentru calculul dinamic al fundaţiilor de maşini.

Date cu privire la vecinătăţiLa proiectarea unei fundaţii pentru o maşină sunt necesare şi anumite

informaţii cu privire la zona în care aceasta va fi amplasată. Dintre acestea se pot aminti:a) Poziţia fundaţiei care se proiectează în raport cu poziţiile

ocupate de fundaţiile altor maşini sau cu poziţiile fundaţiilor clădirii şi precizarea distanţelor minime care trebuie realizate între acestea.

b) Date cu privire la specificul şi funcţionarea maşinilor învecinate şi precizarea nivelului amplitudinilor vibraţiilor ce trebuie realizat prin proiectarea fundaţiei.

c) Informaţii cu privire la regimul de vibraţii din zona de amplasare a noii fundaţii atât sub aspectul protecţiei împotriva vibraţiilor şi/sau şocurilor generate de funcţionarea maşinii a cărei fundaţie se proiectează cât mai ales sub aspectul protecţiei acesteia faţă de alte surse de vibraţie.

d) Poziţia diferitelor conducte care trec prin zona unde urmează să fie amplasată noua fundaţie.

e) Documentaţia tehnică va cuprinde şi un plan de fundaţie cu secţiunile semnificative din care nu vor lipsi informaţii cu caracter geotehnic (existenţa unor eventuale puţuri de adâncime, surse de epuismente, etc.).

f) Dacă există diferenţe între cotele de fundare ale fundaţiei maşinii şi fundaţia clădirii [12], linia de legătură între marginile de jos ale fundaţiilor nu trebuie să facă cu orizontala un unghi mai mare de 1.p, unde “p” este unghiul taluzului natural al solului. Dacă acest unghi rezultă mai mare, există două soluţii de remediere:

• se modifică cota de fundare a fundaţiei maşinii ce se proiectează, sau

• se subzideşte fundaţia clădirii pentru a coborâ înclinarea la o limită admisă.g) Se permite proiectarea unei fundaţii comune pentru mai multe maşini de

acelaşi tip sau pentru o maşină şi anumite elemente ale construcţiilor învecinate, în situaţia în care se demonstrează prin calcul că interacţiunea nu conduce la efecte defavorabile.

Date cu privire la condiţiile seismiceSe vor avea în vedere aspectele conexe intensităţii seismice a

amplasamentului în care urmează să fie executată ţinând cont de elementele conţinute în Normativul pentru proiectarea antiseismică a construcţiilor de locuinţe, social-culturale, agrozootehnice şi industriale, P100-92.