Проектирование и расчет основных элементов многоэтажного промышленного здания с железобетонным каркасом

 

Рис. 4. Линия  изготовления ж/б шпал на заводе

в Лангене (Германия)

 

3. Метод немедленного снятия форм с последующим напряжением

 

По этому методу бетон заливают в формы, уплотняют и спустя короткий период времени формы снимают (рис. 5). Шаблоны, помещенные в бетон, определяют положение арматуры; после снятия форм шаблоны из бетона извлекают. По достижении бетоном достаточной прочности в шпалы вводят металлические стержни, прикладывают к ним напрягающие усилия и создают напряжение в бетоне с помощью концевых анкеров. В этом технологическом процессе, по существу непрерывном, требуется лишь небольшое число форм, поскольку только извлеченные из форм шпалы находятся на промежуточном складе до завершения процесса приложения напряжения.

 

 

 

 

Рис. 5. Ж/б шпалы, изготовленные по методу немедленного снятия форм с последующим напряжением на заводе в Ноймаркте (Германия).

 

4. Метод немедленного снятия форм

с предварительным напряжением 

 

В этом технологическом процессе шпалы  также немедленно извлекают из форм после уплотнения бетона. Здесь, однако, как и по методу снятия форм с  задержкой, напрягающие усилия передаются на арматуру с помощью специальных рам (рис. 6). После того как бетон приобретает достаточную прочность, усилия снимаются с рам и воздействуют непосредственно на бетон шпалы за счет его сцепления с арматурой. На промежуточный склад необходимо отправлять только небольшое число рам со шпалами до завершения процесса приложения напряжения.

 

Рис. 6. Процесс изготовления железобетонных шпал

по методу немедленного снятия форм с предварительным напряжением  на заводе в Константине (Испания). Шпалы  помещены в раму для приложения напрягающего усилия

 

Особенности разных методов 

 

Технологические процессы с задержкой  снятия форм обладают преимуществами в отношении технологии бетонирования, поскольку можно (в зависимости  от используемой вибрационной техники) выбирать бетон среди широкого спектра  рабочих характеристик, от жесткого до самоуплотняющегося. Это обеспечивает большую производственную гибкость с точки зрения изготовления и  доставки бетона. С другой стороны, технологии с немедленным снятием  форм, требующие использования очень  жестких бетонов с быстрым  достижением нужной прочности, связаны  с ограничениями продолжительности  доставки бетона и его уплотнения. Однако немедленное снятие форм на деле дает существенные преимущества в отношении гибкости производства и небольшого числа требуемых  форм.

 

         В данной  курсовой работе рассматривается  карусельная система по технологии  итальянской фирмы “OLMI”, которая оборудована системой автоматической подачи и резки арматуры, устройствами обработки и анкеровки арматуры, роботами снятия напряжения, роботами по установке узлов крепления рельс.

 

 

1.4. Новое в производстве изделия [8]

          В ходе выполнения курсового  проекта был произведен патентный  поиск  глубиной в 6 лет. Были  найдены следующие технические  решения:

1. Патент на изобретение №2433218 «Железобетонная шпала»

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в железнодорожном пути. Железобетонная шпала, цельнобрусковая, предварительно напряженная, струнобетонная, изготовлена с выступом в средней части нижней постели на длине, равной зоне действия сжимающих кромочных напряжений. Технический результат заключается в снижении материалоемкости и в увеличении сопротивления сдвигу шпалы в поперечном оси пути направлении.(см. Приложение 1)

2. Патент на изобретение №2036083 «Виброплощадка для формования железобетонных изделий»

Изобретение может быть использовано для уплотнения бетонных и железобетонных смесей в форме на заводах, производящих железобетонные изделия, например шпалы. Самосинхронизация вращения дебалансов производится за счет жесткого крепления вибраторов вертикально направленных колебаний с дебалансами к жесткой раме. Конструктивное выполнение рамы виброплощадки обеспечивает расположение ее центра тяжести ниже горизонтальной плоскости, проходящей через оси вращения дебалансов, независимо от того, установлена на виброплощадке пустая форма или с бетонной смесью. (см. Приложение 2)

3. Заявка на изобретение №2008103301 «Органо – минеральный модификатор для высокопрочных бетонов и способ его получения»

Органо-минеральный модификатор  для бетонных смесей и строительных растворов, содержащий дисперсный минеральный  компонент, суперпластификатор и воду, отличающийся тем, что дисперсный минеральный компонент включает высокодисперсную активную пуццолановую добавку на основе кремнезема и не содержащий кремнезем и не обладающий пуццолановой активностью микронаполнитель. (см. Приложение 3)

       Данные технические решения могут применяться при производстве железобетонных шпал по технологии OLMI.

 

 

2. Технологическая часть

2.1. Режим работы предприятия

 

    Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производственная мощность предприятия в целом и отдельных линий установок, определяют по формуле:

В_р=С_рЧК_н, час,

где В_р – расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах;

С_р – расчетное кол – во рабочих суток в году;

Ч – количество рабочих часов в сутки;

К_н–среднегодовой коэффициент использования технологического оборудования.

Коэффициент использования печных установок  по календарному времени зависит  от длительности их остановки на капитальные, средние и текущие механические ремонты, а также от частоты замены футеровки и от других причин; обычно он принимается равным 0,9 – 0,92. При  прерывной рабочей неделе с двумя  выходными днями при двухсменной  работе К принимается равным 0,943; при трехсменной работе – 0,91.

 

Таблица 2. Режим работы предприятия

 

№ п/п	Наименование цехов, отделений, операций	Количество рабочих дней в году, Дн	Количество смен в сутки, См	Продолжительность рабочей смены, Тсм, час	Минимальный годовой фонд рабочего времени, Фн, час	Коэффициент технического использования  оборудования, Кти	Коэффициент использования рабочего времени, Ксм	Годовой фонд рабочего времени, Фч, час
1	Формовочный цех	248	2	8	3968	0,95	0,85	3205
2	Арматурный цех	248	3	8	5952	0,95	0,85	4806
3	Склад цемента	365	3	8	8760	0,95	0,85	7074
4	Склад заполнителей	365	3	8	8760	0,95	0,85	7074
5	ТВО	248	2	8	3968	0,95	0,85	3205
6	Склад химических добавок	365	3	8	8760	0,95	0,85	7074
7	Бетоносмесительный узел	248	2	8	3968	0,95	0,85	3204,2
8	Склад ГСМ	365	3	8	8760	0,95	0,85	7074
9	Склад готовой продукции	365	2	8	5840	0,95	0,85	4716

 

 

2.2. Расчет производительности предприятия

 

При расчете  производительности следует учитывать  возможный брак и другие производственные потери. В данном производстве они  составляют около 1%.

Производительность  завода по готовой продукции определяется по формулам:

П_сут=П_год/С_р,

где П_год – заданная годовая производительность завода

С_р – расчетное кол-во рабочих суток в году.

П_смен=П_год/С_р*n,

где n – число смен.

П_час=П_год/В_р,

где В_р – расчетный годовой фонд рабочего времени, в час.

Производительность  по готовой продукции:

П_сут = П_год/С_р=1010000/248=4072,580 шт. или 733,06 м³

 

П_смен = 1010000/248*2=2036,290 шт. или 366,53 м³

 

П_час = П_год/В_р=1010000/3742=269,909 шт. или 48,58 м³

 

В_р=С_рЧК_н = 248*16*0,943 = 3742 час

 

2.3. Подбор состава сырьевой смеси

 

          Состав  сырьевой смеси будет определяться  методом абсолютных объемов.

Исходные данные:

• Бетон класса В40
• Цемент - марки ПЦ 500-Д5-Н
• Щебень – гранитный фр. 5-20 мм
• Песок – кварцевый М_к = 2,2

 

1. Для высокопрочного бетона:

В/Ц = ,

где А – эмпирический коэффициент  для высококачественных заполнителей, 0,43; R_ц – активность портландцемента; R_б – предел прочности бетона при сжатии, МПа.

2. Расход воды на 1 м³ бетона определяют ориентировочно в зависимости от требуемой подвижности или жесткости бетонной смеси по заранее установленной опытами зависимости подвижности(жесткости) бетонной смеси от расхода воды. Данная зависимость приведена ниже

 

Таблица 3

          Исходя из того, что требуемая осадка конуса равна 1-2 см, наибольшей крупности зерен щебня 20мм, а так же того, что в качестве крупного заполнителя берется щебень (+ 10 л) выбираем следующий расход воды:

          В = 195 л

3. Расход цемента определяют по полученным данным о водопотребности бетона В и В/Ц:

 Ц = = 195/0,5 = 390 кг

4. Расход щебня, кг на 1 м³ бетона:

Щ = ,

где - пустотность щебня в стандартно рыхлом состоянии, α – коэффициент раздвижки зерен щебня раствором, ρ_н.щ – насыпная плотность щебня, _. ρ_щ – плотность щебня.

5. Расход песка, кг на 1 м³ бетона:

П = _,

где Ц, В, Щ – расход соответственно цемента, воды и щебня; ρ_ц , ρ_щ , ρ_п – плотности соответственно цемента, щебня и песка.

6. Плотность бетонной смеси:

ρ_б.с. = Ц+В+Щ+П = 390 +195+1298+469,8 = 2352,8 кг/м³.

         В состав  бетонной смеси на БСУ вводят  органо – минеральную добавку МБ – 10 – 30С. Рекомендуемая ее дозировка – 10% от массы цемента. Следовательно:

МБ – 10 – 30С = Ц*0,1 = 390*0,1 = 39 кг, т.е. на 1 м³ бетонной смеси необходимо 39 кг МБ – 10 – 30С.

 

Таблица 4

№ п/п	Наименование сырьевого компонента	Един. измер.	Расход
1	Портландцемент ПЦ 500-Д5-Н (ГОСТ  10178-85)	кг	390
2	Песок кварцевый Мк=2,2 (ГОСТ  8736-93). Количество пылевидных и глинистых фракций не должно превышать 2% по массе, содержание глины в комках не более 0,5% по массе, влажность 4%.	кг	469,8
3	Вода (ГОСТ 23732-79)	л	195
4	Добавка МБ – 10 – 30С	кг	39

 

 

2.4. Расчет потребности предприятия  в сырьевых материалах

 

 

Таблица 5. Потребность в сырье на 1000 м³ готовой продукции

№ п.п.	Технологическая операция	Приход материала, м3	Потери, %	Расход материала, м3
1	Склад готовой продукции	1000	0,5	1005
2	Транспортирование готовой продукции  на склад	1005	1,5	1020,075
3	Штабелировка готовых шпал	1020,075	1	1030,27
4	Распалубка форм	1030,27	1	1040,57
5	ТВО	1040,57	3	1071,78
6	Транспортирование формы в пропарочную камеру	1071,78	0,5	1077,13
7	Съем закладных деталей	1077,13	0,5	1082,51
8	Вибрирование формы на вибростоле	1082,51	2	1104,16
9	Укладка бетонной смеси в форму	1104,16	1	1115,20
10	Натяжение стержневой арматуры	1115,20	0,5	1120,77
11	Приготовление бетонной смеси: - портландцемент, кг - щебень, т - песок,  кг - вода, л - добавка, кг	1120,77 390 1298 469,8 195 39	1 2 2 1 1	393,9 1323,96 478,99 196,95 39,39
11	Установка арматуры и закладных деталей	2433,2	0,5	2445,32
12	Смазка формы	2445,32	1	2469,35
13	Чистка формы	2469,35	1	2493,78
14	Транспортирование сырьевых компонентов  со складов сырья в бетоносмесительный цех: - портландцемент, кг - щебень, кг - песок,  кг - добавка, кг	2493,78   393,9 1323,96 478,99 39,39	1 1 1 1	397,83 1336,83 483,77 39,78