Ingenieurbüro Ohligschläger und Ribarek

Transkript

1 Ingenieurbüro Ohligschläger und Ribarek Seit 1985 haben wir bereits über 800 Maschinenfundamente mit und ohne Schwingungsisolierung geplant und das Weltweit!

2 Ingenieurbüro Ohligschläger und Ribarek Tätigkeitsschwerpunkte Ingenieurbau Maschinenfundamente Druckmaschinenfundamente Brücken Tunnel Hochbau Produktionshallen Gebäude Fassaden Parkhäuser usw.

3 Wann ist ein Fundament erforderlich? Bei Maschinen, die sehr schwer sind mit oder ohne Verfahrwege die relativ hohe Kräfte aus der Bearbeitung erzeugen die große Werkstückgewichte bearbeiten die hohe Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit stellen die ihre dynamischen Kräfte ableiten müssen die das Fundament zur eigenen Aussteifung brauchen die fest mit dem Fundament verankert werden müssen die Störfrequenzen in die Umgebung abgeben die empfindlich auf Schwingungen aus ihrer Umgebung reagieren

4 Planung von Maschinenfundamenten Die Planung von Maschinenfundamenten ist ein Spezialgebiet Es wird sowohl das Fachwissen der Baustatik als auch der Baudynamik benötigt Der Einfluss des Baugrundes oder einer Decke kann nur durch eine Finite- Elemente-Simulation berücksichtigt werden Die üblichen Programme rechnen im [mm] Bereich für Fundamente rechnen wir im [µm] Bereich Der Nachweis von Eigenfrequenzen benötigt Fachwissen und geeignete Software Nur erfahrene Büros mit entsprechenden Referenzen beauftragen!

5 Auslegung von Maschinenfundamenten Erfassung der örtlichen Situation Schwingungsmessung Bodengutachten Platzverhältnisse (Hallenstützen, Nachbarfundamente, etc.) Angaben über die Maschine Lasten (Eigengewicht; Verfahrbar; Werkstück) Schwerpunkte der Lasten Erregerfrequenzen

6 Auslegung von Maschinenfundamenten Anforderungen an das Fundament Nutzt die Maschine die Steifigkeit des Fundamentes Fundamentgeometrie Zulässige Verformungen unter ständigen und veränderlichen Lasten Schiefstellung / Neigung Setzung (problematisch bei Zuführsystemen) Verformungen im Arbeitsbereich [µm; µm/m] Eigenfrequenz (i.d.r. liegt ein Fundamentblock bei ca. 50 Hz und höher) Gleichmäßige Bodenpressungen anstreben

7 Auslegung von Maschinenfundamenten

8 Verformungen Da es sich durchweg um kleinste rechnerische Verformungen handelt, sind die Angaben theoretische Werte. Zusätzlich muss beachtet werden: in die Berechnung fließen Materialkenngrößen ein (E-Module, Bettungsmodule Boden), die normiert wurden. In der Praxis sind diese Schwankungen von der Hälfte bis zum 3-fachen ihres Wertes unterworfen äußere Einflüsse z.b. Kranbetrieb Setzungen des Gebäudes und deren Auswirkungen auf das Fundament Gabelstaplerbetrieb auf der Fahrstraße Temperaturschwankungen Einseitige Erwärmung durch Sonneneinstrahlung

9 Eigenfrequenzen eines Fundamentes 1. Eigenform bei 3,3 Hz 2. Eigenform bei 3,4 Hz 3. Eigenform bei 3,4 Hz Eigenfrequenzen der Lagerung bei 6 Freiheitsgraden (X, Y, Z, jx, jy, jz) 4. Eigenform bei 3,4 Hz 5. Eigenform bei 4,8 Hz 6. Eigenform bei 5,1 Hz Eigenfrequenzen des Fundamentes ab der 7. Eigenform 7. Eigenform bei 113 Hz 8. Eigenform bei 136 Hz 9. Eigenform bei 172 Hz

10 Bearbeitung Für jede Maschine erstellen wir ein auf die Erfordernisse angepasstes Fundament. Dazu gehören: Statische und dynamische Berechnung Verformungsauswertung Fundamentlayout Schal- und Bewehrungspläne Stahl- und Biegelisten Ausschreibungsunterlagen Kostenschätzung Stahlmengenabschätzung Bauüberwachung (Bewehrungs- / Fundamentabnahme) Finite-Elemente-Modell der Schiefstellung

11 Schwinden und Kriechen des Betons Schwinden: Massige Bauteile trocknen nur sehr langsam bis zum Kern durch. Nach 90 Tagen ist der Schwindprozess zu ca. 70% abgeschlossen und nähert sich nur noch langsam dem Endwert. Kriechen: Nach Aufstellen der Maschine, verformt sich der Fundamentblock durch die äußere Lasteinwirkung im Laufe der Zeit. Für die Praxis bedeutet dies: Nach 60 Tagen: Die Maschine kann aufgestellt werden Nach 90 Tagen: Justage der Maschine für genauigkeitsrelevante Arbeiten Nach ca.1. Jahr: Nachjustage der Maschine sollte (kostenmäßig) eingeplant werden

12 Massenbeton für Maschinenfundamente Betontechnologische Maßnahmen zur Rissbreitenminimierung Zement mit niedriger Wärmeentwicklung verwenden (< 40 C) Hoher Anteil an Hüttensand / Flugasche Begrenzung des Zementgehaltes < 220 kg / m³ Niedriger Wasser-Zementwert < 0,50 Niedrige Frischbetontemperatur < 10 C Intensive Nachbehandlung nach DIN EN Sofortigen Abdecken der Oberfläche mir dampfdichten Baufolien für Tage Wahl der richtigen Expositionsklassen durch Planer und Betonwerk

13 Druckmaschinenfundament FE-Modell

14 Schalplan für eine Bearbeitungsmaschine

15 Literatur