Проектирование технологии производства железобетонных мостовых балок

Оглавление

1. Характеристика проектируемого предприятия и мощность

1.1 Номенклатура продукции предприятия и мощность.

1.2 Сырьевая база и транспорт

2 Проектирование генерального плана предприятия

2.1 Разработка схемы генерального плана

2.2 Ориентация производственных зданий с учётом местных условий (инсоляции и аэрации) и по санитарно-техническим нормам.

3 Проектирование технологии производства железобетонных мостовых балок и формовочного цеха.

3.1 Обоснование проектных решений конструкции балки пролётного строения длиной 24 м

3.2 Выбор вида бетона и материалов

3.3 Проектирование технологической линии и циклограммы (графика) работы оборудования

3.4 Определение количества основного и вспомогательного оборудования

5 Проектирование формовочного цеха

6 Проектирование арматурного цеха

7 Проектирование складов цемента и заполнителей

8 Расчёт потребности в энергоресурсах

9 Технико-экономические показатели проекта

10 Мероприятия по охране труда, противопожарной безопасности и природоохранительные

Список литературы

1. Характеристика проектируемого предприятия и мощность

1.1 Номенклатура продукции предприятия и мощность

Таблица 1. Номенклатура продукции и мощность

Наименование и марка изделия	Габариты, мм	Масса, т	Класс бетона	Расход на изделие		Выпуск изделий в год
				бетона, м3	стали, т	шт.	м3
Балка пролётного строения Б24.174.120-ТВІ.A300	L=24000 B=1740 H=1200	36.4		14.58	2737,9	4458	65000
Свая мостовая СМ35-14-01(02-39)	L=14000 B=350 H=350	5.65		2,26	101,57	17699	40000
Плиты переходные П800.124.20-ТАІІІ	L=8000 B=1240 H=30	4.9		1.96	255.4	20408	40000
ИТОГО:						45565	1450000

1.2 Сырьевая база и транспорт

На завод железобетонных мостовых конструкций организованна поставка следующих сырьевых материалов.

Цемент:

Для производства балок пролётных строений используется портландцемент М500 и выше. Цемент должен соответствовать нормам и требованиям в соответствии с ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

Цемент поставляется из г.Костюковичи.

Характеристики цемента: эффективность при пропаривании – вторая группа.

Доставка цемента на завод производится железнодорожным транспортом (в копрах, закрытых вагонах, цистернах), что обусловлено территориальным расположением предприятия

Для перевозки цемента по железной дороге широко применяют цементовозы бункерного типа грузоподъемностью 60 т., представляющие собой двухсекционный бункер объемом 45,3 м3.

Для выгрузки цемента из железнодорожных цементовозов-цистерн принимается пневматический способ выгрузки. Поступивший в приемное устройство цемент направляется шнеками к ковшовому элеватору, поднимающему его вверх, а затем с помощью аэрожелобов, расположенных в верхней галерее, цемент загружается в любой силос.

Выдача цемента из силосов производится через донные или боковые пневматические разгружатели и нижние аэрожелоба. Со склада в бетоносмесительный цех цемент подается пневмовинтовыми насосами. Склад цемента оборудован дистанционным управлением с пультов.

Упаковка, маркировка транспортирование и хранение цемента нормируется по ГОСТ 22237-85, правила приемки по ГОСТ 22236-85.

Щебень:

В качестве крупного заполнителя принимают гранитный щебень, качество которого должно соответствовать требованиям ГОСТ 8267-82 «Щебень из природного камня для строительных работ. Технические условия». Крупный заполнитель доставляют на завод железнодорожным транспортом. Щебень привозят из ПО «Гранит» г.п. Микашевичи в саморазгружающихся четырехосных вагонах-думпкарах, грузоподъемностью 60 т. Разгрузка крупного заполнителя производится в приемные бункера, из которых затем по ленточным конвейерам щебень поступает на склад.

Песок:

В качестве мелкого заполнителя применяют кварцевый песок, который должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-85 «Песок для строительных работ. Технические условия». Песок поставляется на завод из местных карьеров автомобильным транспортом. Разгрузка песка производится непосредственно в приемный бункер.

Арматурная сталь:

Для армирования железобетонных изделий применяется стержневая и проволочная сталь. На завод арматура доставляется железнодорожным транспортом в прутках и бухтах. Прибывающий транспорт заезжает непосредственно на склад и разгружается на специальных разгрузочных площадках. Доставляют арматурные изделия со Жлобинского БМЗ или с предприятий РФ.

Вода:

На заводе используется техническая вода. Вода должна удовлетворять всем нормам, указанным в СТБ 1114-98 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

ГСМ:

Горючесмазочные материалы доставляются грузовым транспортом с городской нефтебазы.

Все основные материалы необходимые для производства продукции поставляются с заводов изготовителей Республики Беларусь, т.к. это является наиболее экономически выгодным для завода при его месторасположении. Наименование поставляемого материала, виды транспортировки и заводы поставщики указаны в таблице 2.

Таблица 2. Сырьевая база и транспорт;

Наименование материала	Поставщик	Транспортировка
Арматура Ш3 – Ш40, классов А300, А400, А600, А800	РУП БМЗ г. Жлобин	Железнодорожный транспорт
Щебень гранитный фр.5-10, фр. 5-20	РУПП «Гранит», Брестская обл., г.п. Микашевичи	Железнодорожный транспорт
Песок строительный кварцевый 1,5-2,0	КУП УПТК Минского исполнительного комитета	Железнодорожный транспорт
Портландцемент ПЦ-500 Д0, ПЦ-500 Д20	ПРУП «Белорусский цементный завод», ПРУП «Кричевский цементно-шиферный завод»	Железнодорожный транспорт

Режим работы предприятия

В соответствии с требованиями технологического проектирования предприятий сборного железобетона ОТНП 07-85 режим работы цеха принимаем:

– номинальное количество рабочих суток в год для всех видов работ, кроме работ связанных с обслуживанием железнодорожного транспорта 260;

– номинальное количество рабочих суток в год по выпуску сырья и обслуживанию железнодорожного 365;

– расчетное количество рабочих дней в году для формовочной линии 260 – 7 = 253;

– рабочая неделя, 5 дней;

– продолжительность рабочей смены, 8ч;

– количество рабочих смен в сутки для всех видов работ, включая ремонтно-механический и арматурный цеха - 3;

– количество рабочих смен в сутки для ТО - 3;

– количество рабочих смен в сутки по приему сырья и материалов при доставке железнодорожным транспортом - 3;

– количество рабочих смен в сутки по приему сырья и материалов при доставке автотранспортом - 2;

Для бетоносмесительного и вспомогательных цехов принимаются максимальные размеры работы формовочных линий, входящих в состав производства.

Состав предприятия

В состав завода входят:

склады – цемента, заполнителей, готовой продукции, арматуры;

основные цеха – бетоносмесительный, арматурный, формовочный;

вспомогательные узлы – компрессорная, мастерские, административно-бытовой корпус.

Технологическая схема производства

2 Проектирование генерального плана предприятия

2.1 разработка схемы генерального плана

№ по генплану	Наименование
1	Главный производственный корпус
2	Административно-бытовой корпус
3	Арматурный цех
4	Склад готовой продукции
5	Бетоносмесительный цех
6	Склад заполнителей
7	Склад цемента
8	Отделение по приготовлению жидких химических добавок
9	Склад эмульсола
10	Компрессорная
11	Градирня
12	Трансформаторная подстанция
13	Материальный склад
14	Очистные сооружения производственной канализации
15	Проходная
16	Очистные сооружения дождевой канализации
17	Бункер для осадка
18	Теплопункт
19	Переходная галерея

2.2 Ориентация производственных зданий с учётом местных условий (инсоляции и аэрации) и по санитарно-техническим нормам

Для характеристики местных условий в городе Солигорске Минской области воспользуемся СНиП 2.01.01-82 “Строительная климатология и геофизика”.

Абсолютная минимальная температура -39°С;

Абсолютная максимальная температура +35°С;

Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца +23,2°С;

Период со среднесуточной температурой воздуха 8°С – 203 суток (средняя температура – 1,2°С);

Период со среднесуточной температурой воздуха 10°С – 220 суток (средняя температура – 0,9°С).

Таблица 3.- Средняя температура наружного воздуха:

месяц	Температура, єС	месяц	Температура, єС
январь	-6,9	июль	17,8
февраль	-6,4	август	16,2
март	-2,2	сентябрь	11,6
апрель	5,3	октябрь	5,6
май	12,6	ноябрь	0
июнь	16	декабрь	-4,5
годовая		5,3

Среднемесячная относительная влажность воздуха в %:

наиболее холодного месяца – 85%;

наиболее жаркого месяца – 56%;

количество осадков – 801 мм в год;

суточный максимум – 69 мм.

Повторяемость направления ветра:

Январь Июль Январь Июль

С 6/4 11/3,5 Ю 17/5,2 11/3,5

СВ 10/4,3 10/3,6 ЮЗ 18/5,6 13/3,7

В 7/4,7 6/3,4 З 15/5,4 21/4,4

ЮВ 14/5 7/3,5 СЗ 13/4,8 21/4,2

Рисунок 1.- Роза ветров для г. Солигорска

Согласно СНиП 11-89-80 продольную ось аэрационных фонарей формовочных цехов (или стены зданий с проемами аэрации) необходимо ориентировать перпендикулярно или под углом не менее 450 к направлению господствующих ветров летнего периода года. Это значит, что продольная ось пролетов формовочных цехов должна располагаться под углом от 0 до 900 для СВ ветра и под углом от 315 до 45 0 для западного ветра, т.е. в результате от 315 до 90 0.

По условиям инсоляции продольную ось здания (светоаэрационных фонарей) располагают в пределах 45…110 0 относительно меридиана. На основании проведенного анализа было установлено, что продольная ось формовочных цехов должна быть расположена в пределах 45…90 0 относительно меридиана для г. Солигорска.

3 Проектирование технологии производства железобетонных мостовых балок и формовочного цеха

3.1 Обоснование проектных решений конструкции балки пролётного строения длиной 24 м

Железобетонные балки пролётных строений должны изготавливаться в соответствии со СНиП 2.05.03-84 по рабочим чертежам серии 3.503-81 выпуск 5-5-ТТ.

Для изготовления балок пролётных строений применяется тяжёлый бетон по ГОСТ 25192 ГОСТ 26633, класса по прочности на сжатие С28/35. Допускается применение бетона класса С32/40 для ускорения набора передаточной прочности. Марка бетона по морозостойкости в зависимости от температурной зоны строительства:

- для температурных зон 1,2,3,6 и 7 – F200;

- для температурных зон 4,5 и 8 – F300.

Таблица 4. Характеристика температурных зон

Средняя температура наиболее холодного месяца		- 20°С и выше			Ниже -20°С
Средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспечённостью 0,92		-30°С и выше	Ниже -30°С до -40°С включительно	Ниже -40°С	Ниже -30°С до -40°С включительно	Ниже -40°С
Номер температурной зоны при влажности воздуха	≥40%	1	2	3	4	5
	≤40%	6	7	-	8	-

Балки пролётных строений длиной 24м изготавливаю на линейных стендах.

Цемент, щебень, песок, вода

Цемент должен соответствовать ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия». Применение ЦЕМ 11/А-Ш с активными минеральными добавками по массе свыше 5% допускается при экономическом обосновании и положительных результатах заданных показателей качества при испытании контрольных кубов-образцов подборов составов бетонов по ГОСТ 9818.0-81 .

Щебень должен соответствовать ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия».

Щебень с зернами крупностью свыше 15 мм не допускается применять при приготовлении бетонной смеси.

Песок должен соответствовать ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия». Модуль крупности песка Мк = 2,2..3,0.

Вода должна соответствовать СТБ 1114-98 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

При применении технической воды испытания проводят один раз в год на содержание растворимых солей, сульфатов, хлоридов и взвешенных частиц, а также на соответствие другим техническим требованиям.

Армирование напрягаемой арматурой

Напрягаемая арматура – прямолинейные горизонтальные пучки из 24 проволок класса В-ІІ диаметром 5мм с двумя каркасно-стержневыми анкерами.

Часть пучков «обрывается» в пролёте. «Обрыв» пучков осуществляется изоляцией концевых участков пучков промасленной плотной бумагой по битумной мастике, паклей (мешковиной) пропитанной битумом или другими материалами при условии исключения сцепления пучков с бетоном.

При передаче усилия с напрягаемой арматуры на бетон необходимо контролировать проскальзывание изолированной части пучков. Величину ухода пучка через два дня после натяжения определять по формуле:

Δlизол – длина изолированной части пучка;

Ep -

Контролируемое усилие, передаточная прочность бетона(прочность бетона в момент передачи усилия обжатия на бетон) и прочие характеристики балки даны в даны в таблице 3.

Температурная зона (влажность воздуха)	Натяжение напрягаемой арматуры			Контролируемое напряжение в арматуре после её натяжения		Передаточная прочность бетона	Выгиб балки после передачи усилия обжатия на бето(в середине пролёта
	Начальное натяжение в арматуре	Усилие в пучке (пряди)	Вытяжка при натяжении с двух сторон
				После заанкеривания	Через два дня
	МПа	кН	мм	МПа	МПа	-	мм
1,2,3,4,5 (≥40%)	941,5	443,5	64Ч2	913,4	887,3	75% 70%	28
6,7,8( ≤40%)	970,9	457,3	66Ч2	942,8	913,7	78% 70%	30

При назначении начального напряжения в арматуре в проекте учтены следующие потери предварительного напряжения арматуры:

Релаксация напряжения арматуры – σ1 ( 50% на стадии натяжения, 50% на стадии эксплуатации );

Деформация анкеров, расположенных у натяжных устройств, - σ2;

Быстронатекающая ползучесть – σ3;

Усадка и ползучесть бетона – σу, σп.

При натяжении арматуры, в зависимости от конкретных условий производства учесть дополнительные следующие потери:

Потери от температурного перепада при натяжении на упоры:

Где Δl – разность между температурой нагреваемой арматуры и неподвижных упоров, расположенных вне зоны нагрева, воспринимающих усилие натяжения,

Потери от деформации стальной формы – σс:

Где n – число групп арматурных элементов,

натягиваемых неодновременно;

Δl – сближение упоров на линии действия усилия предварительного обжатия, определённое из расчёта деформации формы;

l – расстояния между наружными гранями упоров;

Es – модуль упругости стали формы, МПа.

Начальное напряжение в арматуре на заводе будет равно:

При этом должно соблюдаться условие

При не выполнении этого условия необходимо обращаться в проектную организацию.

Для конструкции с естественным твердением бетона необходимо дополнительное согласование с проектной организацией, т.к. потери σs, σу, σ2 учтены в проекте с учётом тепловой обработки бетона.

При назначении рабочего давления в домкрате необходимо учитывать потери в напрягаемой арматуре, вызванные трением в самом домкрате.

В период освоения конструкции необходимо провести контрольные проверки натяжения в напрягаемой арматуре. Сразу после окончания натяжения и заанкеривания напряжение в проволоки должно быть σсов1, а через два дня после окончания натяжения, перебетонирования, - σсов2.

Электродуговая резка арматурной проволоки, производство сварочных работ вблизи от напрягаемой арматуры без защиты ее от воздействия повышенной температуры и искр, и использование её для заземления электроустановок запрещается.

Передача усилий предварительного обжатия на бетон должна осуществляться плавно, одновременно или поочерёдно.

Поочерёдный отпуск натяжения пучков должен, производится с помощью специальных разгружающих домкратов или гидродомкратов. При поочерёдно отпуске путём перерезания пучков автогеном необходимо участки пучков между торцом балки и упорами разогреть до «красна».

Поочерёдный отпуск натяжения следует производить симметрично относительно вертикальной оси балки, начиная с верхних и нижних пучков.

После окончания отпуска необходимо:

- измерить величину «ухода» пучка;

- измерить величину упругого подъёма балки;

- произвести тщательное обследование конструкции.

Результаты измерения и освидетельствования конструкции заносятся в технический паспорт балки.

Концы обрезанных пучков не должны выступать более чем на 10мм и должны быть заделаны цементным раствором с добавлением поливинилацетатной эмульсии, для чего предусмотрены ниши на торце балки.

Армирование ненапрягаемой арматурой

Балки полётных строений рекомендуется армировать сварными сетками и каркасами, предусмотрен вариант армирования вязанными сетками и каркасами.

Сетки и каркасы изготавливаются из стали класса А300 или класса А400, сварными или вязаными в зависимости от средней температуры воздуха наиболее холодной пятидневки.

Сетки рёбер СР120-ТАІ-6 изготавливаются только сварными. Для варианта армирования вязанными сетками и каркасами сетки СР120-ТАІ-6 заменить на сетки СР120-ТАІІ-6 или СР120-ТАІІІ-6.

В соответствии с ТП101-81 в балках пролётных строений, эксплуатируемых в районных с расчётной температурой воздуха наиболее холодной пятидневки -40°С и выше следует применять только сталь класса А400, применение класса А300 допускается в исключительных случаях, при полной невозможности получения стали класса А400. В районах с расчётной температурой воздуха ниже -40°С при изготовлении сварных сеток и каркасов применять сталь класса АС300.

При отсутствии необходимого сортамента арматурной стали, предусмотренного настоящим проектом, разрешается замена стержней по эквивалентной площади с шагом не более 200мм.

Для фиксации сеток предусмотрены фиксаторы. При необходимости, для удобства технологии, разрешается изменять конструкцию фиксации сеток без перерасхода стали и при соблюдении защитного слоя и жёсткости каркаса.

В балках предусмотрены закладные изделия для приварки верхних подушек опорных частей и для соединения с элементами мостового плотна. Количество и положения закладных изделий МН-ТАІІ (А400)-6 уточняется при привязки деформационного шва.

Для балок, эксплуатируемых в районах с сейсмичностью 7-9 баллов, для приварки подушек опорных частей вместо закладного изделия марки МН-2 установить закладное изделие МН-4.

Все закладные изделия должны иметь антикоррозийное покрытие в соответствии со СНиП 2.03.11-85.

Для обеспечения сцепления бетона омоноличивание с бетоном плиты балок необходимо смазать опалубку боковых граней плиты 50% раствором сульфатно-спиртовой барды и сразу же после распалубки бетон этих гране следует обрабатывать проволочными щётками.

По требованию заказчика необходимо выполнить необходимые мероприятия, предусмотренные СНиП 2.03.11-85, а также окраску в белый цвет полимерцементной краской открытых наружных поверхностей всех балок, предназначенных для эксплуатации в районах с расчётной температурой воздуха ниже -40°С, и только крайних балок для защиты от солнечной радиации, предназначенных для эксплуатации в климатическом подрайоне ІVА согласно СНиП 2.01.01-82.

Окраска должна производится после передачи усилия предварительного напряжения на бетон и освидетельствования балок инспекцией при положительной температуре воздуха и бетона конструкции. Краска наносится в два слоя. Для придания краски светлого цвета в её состав вводится мел или известь в количестве 20-30% от веса цемента.

Рисунок 2. Арматурно-опалубочный чертёж изделия

3.2 Выбор вида бетона и материалов

Для изготовления пролётных балок длиной 24м применяется тяжёлый бетон класса С32/40.

Для изготовления бетона следует применять портландцементы, соответствующие требованиям ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические ус­ловия» и ГОСТ 22266-94 «Цементы сульфатостойкие. Технические условия».

В соответствии с классом бетона принимаем класс цемента М 52,5

Применение цемента пониженных классов увеличивает его расход.

При применении цемента высокой активности для бетонов низких классов следует вводить минеральные добавки тонкомолотых шлаков, золы ТЭЦ, активных минеральных добавок естественного происхождения.

Расход цемента не должен превышать типовую норму по СНиП 5.01.23-83.

Вид цемента для различных условий работы необходимо выбирать с учетом требо­ваний ГОСТ 23464-79 «Цементы. Классификация».

В качестве мелкого заполнителя для тяжелого бетона применяется речной песок, в качестве крупного за­полнителя — щебень из плотных горных пород.

Вода для затворения бетонной смеси должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

Рекомендуется применять питьевую воду. Можно использовать технические оборот­ные и природные минерализованные воды с допустимым содержанием примесей.

Водородный показатель рН воды должен быть не менее 4 и не более 12,5.

Допускается не более 10 мг/л органических поверхностно-активных веществ, сахаров, фенолов.

Для улучшения свойств бетонной смеси, затвердевшего бетона, ускорения твердения бетона, замедления или ускорения сроков схватывания вводятся химические добавки, применение которых регламентируется.

Проектирование состава бетона

Исходные данные для проектирования состава бетона: класс по прочности при сжатии С32/40, ОК=2-4 см, влажность заполнителей:

портландцемент активностью Rц=52,5МПа:

- истинная плотность rи.ц=3100 кг/м3;

- насыпная плотность rн.ц=1200 кг/м3;

песок:

- истинная плотность rи.п=2500 кг/м3 ;

- насыпная плотность rн.п=1450 кг/м3 ;

- модуль крупности Мк=2,7;

щебень гранитный фракций 3-10 мм:

- средняя плотность зерен rс.щ=2700 кг/м3 ;

- насыпная плотность rн.щ=1500 кг/м3 .

Определение водоцементного отношения:

;

где А1 – коэффициент учитывающий качество материалов, равный 0,6;

Rб - предел прочности бетона на сжатие.

Определение расхода воды:

Расход воды назначаем в зависимости от подвижности бетонной смеси (ОК) и от наибольшей крупности щебня:

В=200 л/м3.

Определение расхода цемента:

4. Определяем расход щебня:

где — пустотность щебня в рыхлонасыпанном состоянии;

— насыпная плотность щебня, ;

— истинная плотность щебня, ;

— коэффициент раздвижки зерен щебня.

5. Определение расхода песка: