فونداسیون ماشینهای دینامیکی

معرفی

در این نوشته ماشینهای مختلف دینامیکی و انواع فونداسیونهایی که برای این تجهیزات به کار می روند مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

انواع ماشینهای دینامیکی
به طور کلی تجهیزات دینامیکی به سه دسته قابل تقسیم هستند:
الف. ماشین های دوار، ب. ماشین های رفت و برگشتی، پ. ماشین های ضربه ای

الف. ماشین های دوار

این ماشینها دارای سرعت چرخش بالا با فرکانس بهره برداری زیاد هستند بنابراین فونداسیون آنها به صورت Under-Tuned طراحی می شوند. در شکل زیر نمونه ای از یک پمپ افقی را مشاهده می نمایید.

ب. ماشین های رفت و برگشتی

این ماشینها نیروهای متناوب نامتعادل ایجاد کرده و فرکانس بهره برداری آنها عمدتا 600 دور در دقیقه می باشد. برای طراحی، نیروی نامتعادل ایجاد شده به صورت سینوسی در نظر گرفته می شود. در شکل زیر یک کمپرسور که به صورت رفت و برگشتی کار می کند نمایش داده شده است.

پ. ماشین های ضربه ای
این ماشینها بارهای ضربه ای در فرکانس بهره برداری ۶۰ تا ۱۵۰ ضربه در دقیقه ایجاد می نمایند. در واقع بارهای دینامیکی در مدت زمان کوتاهی به حداکثر مقدار خود رسیده و بعد از آن سریع از بین رفته و به صفر میرسند. فونداسیون این ماشینها به صورت Over-Tuned طراحی می شوند.

Metal-forming-Hammer

لازم به ذکر است که آیین نامه های ساختمانی به طور عمیق به بیان نکات فنی تحلیل و طراحی این فونداسیونها نمی پردازند و حداکثر به ذکر برخی نکات کلی بسنده می کنند. شرکتهای مختلف که مسئولیت طراحی و ساخت این فونداسیونها را به عهده دارند از دستورالعملها و راهنماهای تهیه شده بر اساس تجربیات قبلی موجود استفاده می کنند.

در نهایت چهار گروه اپراتورها ،مهندسان سازه، مهندسان ژئوتکنیک و سازندگان تجهیزات درگیر طرح نهایی این فونداسیونها خواهند بود.

انواع فونداسیونهای ماشینهای دینامیکی

الف-فونداسیون بلوکی

این نوع فونداسیون دارای یک پدستال برای رساندن موقعیت تجهیز به تراز مورد نظر هستند (Pier در شکل زیر). اما ترجیح بر این است که تجهیزات دینامیکی مورد نظر تا حد امکان به سطح فونداسیون (Footing  در شکل زیر ) نزدیک باشند تا اختلاف بین نیروهای دینامیکی و مرکز جرم سیستم (ترکیب ماشین به اضافه فونداسیون و پداستال) به حداقل برسد. قابلیت استفاده از چنین فونداسیونی تا حد زیادی به کیفیت خاک سطحی بستگی دارد.

ب-فونداسیون ترکیبی بلوکی

این نوع فونداسیون برای تجهیزاتی بکار می رود که بسیار نزدیک بهم هستند، طراحی این نوع فونداسیونها مشکلتر از طراحی فونداسیونهای ذکر شده برای فونداسیونهای بلوکی تک است، به این دلیل که این فونداسیونها می بایست برای ترکیب نیروهای دینامیکی ناشی از دو یا چند ماشین طراحی شوند و همچنین بزرگتر کردن فونداسیون گسترده منجر به کاهش سختی و انعطاف پذیری آن می شود.

پ-فونداسیون میزی

استفاده از این نوع فونداسیون برای تجهیزاتی که می بایست در ارتفاع قرار گیرند بسیار معمول می باشد از جمله این تجهیزات ژنراتورهای الکتریکی است از قسمت پایین دال این نوع فونداسیونها می توان برای عبور دادن لوله ها، داکتها و دیگر تجهیزات مربوط به تجهیز مورد نظر استفاده کرد. از آنجایی که فونداسیون میزی انعطاف پذیر است بنابراین رفتار سازه ای آن نیز در پاسخ کلی سیستم شرکت کرده وآنرا پیچیده تر می نماید بنابراین پاسخ نهایی ترکیبی از حرکت اجزای سازه فونداسیون مانند تیر وستون و دال به علاوه خاکی است که سیستم فونداسیون-ماشین بر روی آن قرار گرفته است.

ت-فونداسیون میزی بهمراه ایزولاتور

در واقع ایزولاتور ترکیبی از فنر و دمپر است که در بالای ستونها قرار می گیرد تا پاسخ دینامیکی را به حداقل برساند (شکل زیر). موثر بودن ایزولاتورها بستگی به سرعت ماشین و فرکانس طبیعی فونداسیون دارد.

ج-فونداسیون بلوکی بهمراه فنر

گاهی پمپها بر روی فنرها قرار میگیرند تا نیروهای حرارتی ناشی از لوله هایی که به آن متصل شده است را به حداقل برساند. این فنرها بر روی فونداسیون بلوکی مهار می شوند. تاثیرات دینامیکی این نوع فونداسیون، مشابه ترکیب فونداسیون میزی و ایزولاتورهاست. قرار گرفتن انواع دیگر تجهیزات بر روی فنرها، به منظور محدود کردن انتقال نیروهای دینامیکی صورت می گیرد.

چ- بلوک اینرسی بر روی سازه

ممکن است تجهیز دینامیکی به نسبت ابعاد کلی سازه کوچک باشد، در این شرایط ماشینهای دینامیکی معمولا ماشینهای دینامیکی بهمراه یک بلوک بتنی در پایین آنها که به بلوک اینرسی معروف است طراحی می  شوند( شکل زیر). وظیفه اصلی بلوک اینرسی تغییر فرکانسهای طبیعی و دور کردن آنها از سرعتهای بهره برداری ماشین دینامیکی است، همچنین مقاومت در برابر دامنه های پاسخ آنها نیز توسط نیروی اینرسی افزایش یافته صورت می گیرد.

 

ح-فونداسیون ایجاد شده بر روی شمع

به طور کلی شمع هنگامی استفاده می شود که بستر خاکی بسیار نرم است و در نتیجه فشار باربری مجاز بر روی سطح زمین بسیار کم و یا نشست فونداسیون گسترده زیاد باشد. شمعها از مقاومت اتکایی سر شمع برای انتقال بار به لایه های مقاوم خاک استفاده می کنند یا بر اساس مقاومت اصطکاکی جلدی و یا ترکیبی از هر دوی آنها. بارهای عرضی نیز با استفاده از فشار مقاوم خاک در برابر شمعها و یا سر شمعها تحمل می شود. نمونه این فونداسیونها را در شکل زیر ملاحظه می نمایید.