Pumpefundament med hurtig beregning og rapport.
Værktøjet samler de vigtigste checks for centrifugalpumper i én arbejdsflade: fundamentmål, egenfrekvens, resonansafstand, boltforslag og en rapport du kan tage videre i projektet.
Dimensionering og vurdering
Metriske enheder. Beregneren er bevaret som selvstændigt værktøj, men pakket ind i samme navy-blå arbejdsflade som resten af platformen. PDF-eksporten er en screeningsrapport, ikke et færdigt konstruktionsgrundlag.
Input
Isometrisk visualisering
Nøgleresultater
Bolt-forslag
Konklusion
Formler & tommelfingerregler
- Masse-regel: mfund ≥ 3·mmask (centrifugalpumper). Ofte 3–5× reglen (Hydraulic Institute / API 686).
- Bredde: B ≥ 1,5·h_c. Udhæng: u ≥ 0,10 m rundt om baseplade.
- Kontakttryk: p = W/A, W = (mmask + mfund)·g. Krav: p ≤ qallow.
- Egenfrekvens (vertikal): ωₙ = √(k/M), k ≈ cᵤ·A·10⁶ [N/m], fₙ=ωₙ/(2π).
- Resonans-separation: |f − fₙ| ≥ 20 % af f (undgå r≈1). Bestå: r ≤ 0,8 eller r ≥ 1,25.
- Grout: tg ≥ 25 mm (typisk 25–60 mm), fuld understøtning under plade.
- Forspænding pr. bolt: Fpre ≈ k_pre · (Wstat/N_bolt). Ofte k_pre ≈ 5.
- Moment-regel: T ≈ K·d·Fpre (K≈0,2 smurt stål, d i m, F i N).
- Foreslået bolt-Ø: vælg As så 0,5·f_y·A_s ≥ Fpre (mål 50 % af flydegrænse).
- Vandret kapacitet via friktion: F_fric,max = μ·ΣFpre ≥ H.
Betonstyrke (EN 1992 + DK NA) & DS/EN 206 (eksponering)
Input: vertikal opstilling på to søjleplinte
Isometrisk visualisering
Nøgleresultater
Bolt-forslag
Konklusion
Vertikal model: antagelser og checks
- Masse-regel: samlet betonmasse fra begge søjler og eventuelt aktivt betondæk skal være mindst 3·m_mask.
- Geometri: aktiv yderbredde i bund B_bot,eff bør være mindst 1,5·h_v for en robust tværretning.
- Resonans: både vertikal jordfjeder-model og lateral søjlestivhed vises, fordi den vertikale opstilling ikke kun styres af jordfjederen.
- Moment/opløft: vandret last H ved højde z giver et væltepar mellem søjlerne. Minimumsreaktionen på den lettede søjle skal forblive positiv.
- Bolttræk: hvis N_min bliver negativt, overføres forskellen som opløft til boltene i den lettede søjle. Boltvalget skal derfor dække preload + opløft.
- Kegleregel: samme 30°-princip bruges, men for vertikal opstilling måles den fra centerlinjen mellem søjlerne ud til aktiv bundbredde inkl. søjletaper og eventuelt betondæk.
BPF, harmonikker og ubalancekraft
Overblik
Denne side samler praktiske definitioner, formler og tommelfingerregler til dimensionering og verifikation af pumpefundamenter i beton, inkl. vurdering af resonans og vibrationer samt valg af boltfor-spænding og friktion. Fokus er på simple, konservative metoder som kan udvides med geotekniske data og standarder.
Parametre (hvad de betyder, og hvordan du finder dem)
Ubalancekraft F₀
Hvad: Den harmoniske kraft ved 1× omdrejning pga. residual ubalance i rotor/impeller. Bruges til at estimere vibrationsrespons.
Findes via:
- ISO 21940 balanceklasse (G) fra OEM/manual: tilladt ekscentricitet
e_per ≈ 9549·G/n[µm]; residual ubalanceU = m_rotor·e_per; kraftF₀ = U·ω²,ω = 2π·(n/60). Kilde: ISO 21940 (oversigt) → iso.org. - Vibrationsmåling (ISO 10816/20816): brug 1×-komponenten og en 1-DOF model til at back-beregne
F₀. ISO 20816-standarden: iso.org. - Konservativt skøn hvis intet andet foreligger (dimensionerende høj side), og revidér når måle-/OEM-data foreligger.
Jordens kompressionskoefficient cᵤ (subgrade modulus)
Hvad: Forenklet jordstivhed pr. volumen, der omsættes til en fundamentfjeder. Brugt til vertikal egenfrekvens.
Findes via: geoteknisk rapport (CPT/SPT/PLT) eller litteraturmetoder (Gazetas, ACI 351.3R). Typiske niveauer (vejledende): blød–middel ler ~5–30 MN/m³, mellemtæt sand ~20–60 MN/m³, tæt sand/grus ~30–100 MN/m³. Kilder: ACI 351.3R concrete.org; Gazetas-oversigter fx i dynamiske fundamenthåndbøger.
Tilladt jordtryk qallow
Hvad: Projektspecifik grænse for tryk mod undergrunden under både bæreevne (ULS) og sætning (SLS).
Findes via: Eurocode 7 (EN 1997) beregninger ud fra undersøgelsesdata (CPT, prøver, PLT). “Tabelværdier” er ikke normative i EC7 – brug geoteknisk dokumentation og SLS-kriterier. EC7 hos CEN: standards.cen.eu. Worked examples (SLS styrer ofte for plader).
Friktionskoefficient μ (stålbase ↔ grout)
Hvad: Statisk friktion mellem baseplade og grout/beton, afgør vandret kapacitet sammen med bolt-forspænding.
Typisk: stål på cementbaseret grout/beton μ ≈ 0.4–0.6 (tør, ren kontakt). Konservativt designvalg μ = 0.4, medmindre produktdatablad angiver andet. Se generelle tabeller engineeringtoolbox.com og producenters tekniske datablad for grout.
Lastsprednings- og masseaktiveringskegle
Hvad: En forenklet 30°-regel for, hvor stor en del af plinten og et eventuelt medvirkende betondæk der kan aktiveres under maskinlasten. Visualiseringen viser de oprindelige 30°-linjer fra akselniveauet samt en supplerende betondækskile, hvis betondækket virker konstruktivt sammen med plinten.
Findes via: geometrisk kontrol af den styrende korte retning. Uden betondæk vurderes det, om 30°-linjerne fra z = t + h_c når ned til fundamentbunden inden sidefladen. Med betondæk kan en ekstra vandret bredde pr. side medregnes som a = t_dæk·tan(30°), hvis plint og betondæk dokumenteret virker sammen. Dette er en konservativ, tidlig-dimensionerende idealisering inspireret af lastudbredelsesprincipper i ACI 351.3R og geoteknisk verifikation efter EN 1997 (Eurocode 7).
Kilder og anvendelse: ACI 351.3R beskriver praktiske principper for dynamiske maskinfundamenter, masse/stivhed og behovet for dokumenterede lastveje. EN 1997 bruges herefter til at verificere, at de antagne reaktionsarealer og spændingsniveauer er geoteknisk forsvarlige i ULS/SLS. Hvis betondækkets samvirke ikke er sikkert dokumenteret, bør betondækskile-bredden sættes til nul.
Grundlæggende formler
Driftsfrekvens
Datablade angiver hastighed i rpm. Vi skal bruge Hz:
Her er f driftsfrekvensen i Hz og n omdrejningshastigheden i rpm.
Kontakttryk på jord
Kontakttrykket p sammenlignes med den indtastede bæreevne qallow.
Jordstivhed → fundamentfjeder
Forenklet vertikal stivhed:
Faktoren 106 bruges, fordi cu indtastes i MN/m³.
Kilder: ACI 351.3R (Foundations for Dynamic Equipment) concrete.org, klassiske Gazetas-relationer.
Egenfrekvens (vertikal)
For et masse–fjeder–dæmper-system (uden last):
Standard svingningslære (valgt i mange fundamentsretningslinjer, fx ACI 351.3R).
Resonansadskillelse
Området 0,80 < r < 1,25 markeres som utilstrækkelig resonansafstand i screeningen.
Ubalancekraft
Fra residual ubalance U = m_e·r (kg·m): F₀ = U·ω². Fra balanceklasse G (ISO 21940): e_per ≈ 9549·G/n [µm], U = m_rotor·e_per, så F₀ = U·ω². ISO 21940 (oversigt) iso.org.
Vibration (lineær 1-DOF estimat)
vRMS = ω · X / √2
Modellen bruger en lille dæmpning (fx ζ ≈ 0,05). Sammenlign med ISO 20816 zoner: iso.org.
Bolte (forspænding og moment)
Forspænding pr. bolt (tommelfinger): F_pre ≈ k_pre · (W_stat/N_bolt). Boltvalg ud fra 0.5·f_y·A_s ≥ F_pre.
Tilspændingsmoment (regel): T ≈ K · d · F_pre (d i meter, K afhænger af smøring/overflade, typisk ~0.2 for smurt stål).
Friktion mod vandret last
F_fric,max = μ · ΣF_pre ≥ H (vandret rør-/driftslast). Vælg μ efter grout/overflader (konservativt 0.4 hvis ukendt).
Lastsprednings- og masseaktiveringskegle
Uden betondæk kontrolleres den korte, styrende retning med halv spændvidde s = L/2 eller s = B/2 afhængigt af hvilken planretning der er kortest. Kravet for at 30°-linjen når bunden er:
Med medvirkende betondæk på begge sider udvides den effektive korte bredde med 2a, hvor:
og dermed for betondæksmedvirkning i bredderetningen:
Bestået vises, når den effektive halve spændvidde er større end eller lig den nødvendige 30°-udbredelse. Metoden er en forenklet screeningregel og skal eftervises mod dokumenteret lastvej og geoteknisk model efter ACI 351.3R og EN 1997.
Vertikal pumpe på to søjleplinte
Den vertikale model bruger to identiske søjler med længde l_p, bredde b_p og fri åbning g imellem dem. Samlet yderbredde bliver:
Hvis søjlerne har udvendigt taper mod betondækket med udbredelse e pr. søjle, øges bundbredden. Samlet søjlevolumen regnes som:
Med forudsat betondækssamvirke udvides bredden og længden:
Vdæk = Leff · Beff · tdæk
Geometrikravet vurderes på tværs af søjleparret som B_outer eller B_eff mod den kritiske last-/centerhøjde h_v. En enkel screeningsregel er:
Uden medregnet betondæk anvendes Bbot i stedet for Beff.
Vandret rør- eller driftslast giver desuden et væltepar mellem søjlerne. Med lastangreb i højde z = t + h_v og centerafstand s_cc = g + b_p bliver:
Nmin = W/2 − M/scc Nmax = W/2 + M/scc
Hvis N_min < 0, indikerer modellen opløft i den lettede søjle, og den simple screening er ikke bestået. Dette er stadig kun et første check; detaljeret design bør suppleres med reel statisk model, dækstivhed og armeringsverifikation.
Den vertikale variant viser også en enkel lateral søjlestivhed baseret på to parallelle konsoller, fordi resonans ikke kun bør vurderes mod jordfjederen, men også mod søjlernes egen bøjelighed.
Symbolforklaring
| Symbol | Betydning | Enhed |
|---|---|---|
| f / fn | Driftsfrekvens / systemets egenfrekvens | Hz |
| mmask / mfund | Maskinmasse / aktiveret betonmasse | kg |
| cu | Jordens kompressionskoefficient | MN/m³ |
| Aeff | Effektivt kontaktareal | m² |
| F0 | Harmonisk ubalancekraft | N |
| ζ | Relativ dæmpning | – |
| X / vRMS | Udsving / effektiv vibrationshastighed | m / m/s |
| a / lend | Medregnet betondæk pr. side / ende | m |
| Nmin / Nmax | Mindste / største søjlereaktion | N |
OEM-reference: Sulzer XFP 100J - 600X
Den vedhæftede OEM-tegning viser en dry-well installation med to søjleplinte, udvendigt taperede ydersider, montageframe over søjlerne og forankring ned i fundamentet. Den er derfor en relevant geometrisk reference for den vertikale model.
- Montageframe-dimensioner
A/B/Cskal fastlægges efter pumpens datablad og konkrete modelvariant. - Der er noteret
Round steel Ø18ved søjleområdet. - Ankerdetaljen refererer til
M24-møtrik/skive ogstonebolt DIN529 Form B. - Efter justering angives efterfyldning med højstyrkebeton mindst
B25.
Disse oplysninger bruges som reference og bilag i PDF’en, men erstatter ikke projektspecifik OEM-verifikation af præcise mål, boltafstande og armeringskrav.
Eksempel (overslagsberegning)
| Input | Værdi | Bemærkning |
|---|---|---|
| Maskine | m_mask = 1000 kg | pumpe+motor |
| Fundament (auto) | L×B×t = 1.20 × 0.80 × 0.60 m | m_fund ≈ 1.2·0.8·0.6·2400 ≈ 1382 kg |
| Jord | cᵤ = 20 MN/m³ | mellemtæt sand (vejledende) |
| Hastighed | n = 1500 rpm → f = 25 Hz | f = n/60 |
A = 1.2×0.8 = 0.96 m² → k ≈ cᵤ·A·10⁶ ≈ 20·10⁶·0.96 ≈ 19.2 MN/m.
M_tot ≈ 1000 + 1382 = 2382 kg → fₙ ≈ (1/2π)√(k/M) ≈ (1/6.283)√(19.2e6/2382) ≈ 14.3 Hz.
r = f/fₙ ≈ 25/14.3 ≈ 1.75 (OK, langt fra 1).
Kontakttryk: W/A = (2382·9.81)/0.96 ≈ 24.3 kPa (typisk OK ift. mellemtæt sand, verificér med EC7/SLS).
Pass/Fail – hurtigtjek
- Masse: m_fund ≥ 3·m_mask (centrifugalpumper; ofte 3–5× i HI/API-vejledning). Hydraulic Institute pumps.org, API RP 686 api.org.
- Geometri: B ≥ 1.5·h_c og udhæng ≥ 0.10 m hele vejen rundt (installationspraksis, HI/API).
- Resonans: |f − fₙ| ≥ 20%·f ⇔ r ≤ 0.8 eller r ≥ 1.25 (undgå r≈1).
- Lastsprednings- og masseaktiveringskegle: den styrende 30°-linje skal nå bunden af den aktiverede plint-/betondæksgeometri. Ved dokumenteret betondækssamvirke kan
a = t_dæk·tan(30°)medregnes på begge sider, dvs.B_eff = B + 2a. - Jordtryk: p ≤ qallow (EC7; kontroller ULS+SLS).
- Grout: t_g ≥ 25 mm, fuld understøtning (installationspraksis/ACI).
- Friktion: μ·ΣF_pre ≥ H (vandret last).
Kilder (primære & autoritative)
- Hydraulic Institute – installationsvejledninger (fx ANSI/HI 9.8): pumps.org
- API RP 686 – Machinery Installation and Installation Design: api.org
- ISO 10816 / ISO 20816 – Vibrations levels of rotating machinery: iso.org/20816
- ISO 21940 – Balancing (residual unbalance & balance quality G): iso.org/21940
- ACI 351.3R – Foundations for Dynamic Equipment: concrete.org
- EN 1997 (Eurocode 7) – Geotechnical design: standards.cen.eu
- Generel friktionstabel (stål/beton, oversigt): engineeringtoolbox.com
Bemærk: Standarder er betalingsbeskyttede; links går til de officielle sidebeskrivelser. Metoder og tal ovenfor refererer til velkendte uddrag og udbredt praksis i disse kilder.
Hurtige “how-to” noter
- Konverter rpm→Hz:
f = n/60. Findfₙmedk ≈ cᵤ·A·10⁶ogfₙ = (1/2π)√(k/M). - Check resonansafstand:
r=f/fₙ(sigt efter r ≤ 0.8 eller ≥ 1.25). - Vælg konservativ
F₀fra ISO 21940 (G-klasse) eller mål vibrationer. - Verificér jordtryk mod EC7 (ULS+SLS) og opdater
q_allowfra geoteknik. - Dimensionér bolte til forspænding og friktion; kontroller
μ·ΣF_pre ≥ H.
Mini-ordliste
Driftsfrekvens (Hz), = n/60
Egenfrekvens (Hz) for fundament+masse
Frekvensforhold = f/fₙ
Effektiv vertikal stivhed (N/m)
Subgrade modulus (MN/m³)
Tilladt jordtryk (kPa)
Ubalancekraft (N)
Friktionskoefficient (–)
Forspænding pr. bolt (N)
Note om “Balanced according to VDI/VCI 2060 Q 6.3”
Den tekst kan bruges direkte som balancegrundlag. I praksis svarer den til samme balancekvalitetsidé som ISO 21940 G 6.3, så den kan omsættes til residual ekscentricitet og ubalancekraft.
- `e_per = 9549·G/n` giver tilladt residual ekscentricitet i `µm`.
- `U = m_rotor·e_per` giver residual ubalance i `kg·m`.
- `F₀ = U·(2πf)²` giver ubalancekraften i `N`.