Проектирование и расчет основных элементов многоэтажного промышленного здания с железобетонным каркасом

Саратовский Государственный Технический Университет

Кафедра ПСК

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование и расчет основных элементов многоэтажного промышленного  здания с железобетонным каркасом

 

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Строительные конструкции»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов 2011

 

Реферат

         Данный  курсовой проект имеет следующую тему: «Производство железобетонных шпал по технологии фирмы OLMI с использованием органо-минеральных добавок».

         Пояснительная записка к курсовой работе состоит из 28 страниц печатного текста, таблиц и рисунков, 3 патентов. Использовано 14 источников информации. В ней приведены: характеристика выпускаемой продукции; характеристика сырьевых материалов; выбор и обоснование способа производства; режим работы предприятия; расчет производительности цеха; расчет состава сырьевой смеси; расчет потребности предприятия в сырье; выбор технологического оборудования; расчет основных механизмов; расчет складов сырьевой продукции. Графическая часть представлена на 2 листах формата А1, на которых изображены план цеха, его разрезы, технологическая схема производства. Ключевые слова: шпалы, арматура, железобетон, предварительное напряжение, OLMI., форма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение	4
1. Анализ существующих технологий производства изделий	5
1.1. Номенклатура, характеристика изделия	5
1.2. Состав сырьевой смеси	8
1.3. Выбор и обоснование технологического способа производства	10
1.4. Новое в производстве изделия	13
2. Технологическая часть	14
2.1. Режим работы предприятия	14
2.2. Расчет производительности предприятия	15
2.3. Подбор состава сырьевой смеси	16
2.4. Расчет потребности предприятия  в сырьевых материалах	17
2.5. Выбор технологического оборудования	19
2.6. Расчет складов сырьевых материалов  и готовой продукции	19
2.7. Разработка технологии производства	20
3. Контроль производства и качества выпускаемой продукции	21
4. Охрана труда на предприятии	23
Заключение	25
Список литературы	26
Приложения	27

 

 

 

 

 

Введение [1]

 

         Слово шпала происходит от голландского spaik — подпорка — опора для рельсов железнодорожного пути в виде поперечного лежня, укладываемого под оба рельса.

        Шпалы предназначены для восприятия давлений от рельсов, передачи их на балластное (или бетонное) основание пути и обеспечения правильного и неизменного положения рельсовых нитей при длительной эксплуатации. Шпалы — традиционный и наиболее распространенный тип подрельсового основания. Основные материалы для них — дерево, железобетон и металл. Первоначально они все были деревянными.

        Первые железобетонные железнодорожные шпалы в России были изготовлены в 1903 г. и испытаны в лаборатории Петербургского института инженеров путей сообщения, а затем уложены на одной из станций Финляндской железной дороги. С 1903 по 1927 гг. попытки применения железобетонных шпал в России неоднократно повторялись — к числу наиболее крупных опытов относится укладка 4-х тыс. шпал в 1922 г. на Южной дороге. И только в конце 70-х началась массовая укладка железобетонных шпал.

        Железобетонные шпалы (шпалы ЖБИ) имеют следующие достоинства: сравнительно большой срок службы (40—50 лет), однородная упругость пути по длине, хорошая устойчивость в балласте против сдвига, возможность придания им целесообразной формы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ существующих технологий  производства изделий

1.1. Номенклатура, характеристика изделия [1,2,3,4]

 

         Железобетонные шпалы предназначены для применения на  всех железнодорожных линиях и путях с рельсовой колеей шириной 1520 мм, по которым обращается типовой подвижной состав с нагрузками и скоростями, установленными для общей сети железных дорог, без ограничения по грузонапряженности.

     Шпалы в зависимости от типа рельсового скрепления подразделяют на:

• Ш1 - для раздельного клеммно-болтового рельсового скрепления (типа КБ) с болтовым креплением подкладки к шпале;
• Ш2 - для нераздельного клеммно-болтового рельсового скрепления (типа БПУ) с болтовым прикреплением подкладки или рельса к шпале.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Шпала  Ш-1-1

 

Форма и размеры шпал должны соответствовать  указанным в табл. 1

 

Таблица 1

Марка шпалы	Расстояние между упорными кромками разных концов шпалы а, мм	Расстояние между упорными кромками одного конца шпалы а1, мм	Расстояние между осями отверстий  для болтов а2, мм	Расстояние между осью отверстия  и упорной кромкой а3, мм	Угол наклона упорных кромок	Направление большей стороны отверстия  для болта относительно продольной оси шпалы
Ш1-1	2012	404	310	47	55°	Поперечное
Ш1-2	2000	392	310	41	72	Поперечное
Ш2-1	2012	404	236	84	55	Продольное

          В зависимости от трещиностойкости, точности геометрических параметров и качества бетонных поверхностей шпалы подразделяют на два сорта: первый и второй.

          Шпалы второго сорта предназначены для укладки на малодеятельных, станционных и подъездных путях и поставляются только с согласия потребителя.

Таблица 2

Шпалы Ш 1-1 (угол наклона упорных кромок подрельсовых площадок в шпалах 55º)	применяется для раздельного клеммно - болтового скрепления КБ с болтовым прикреплением подкладки к шпале
Шпалы Ш 1-2 (угол наклона упорных кромок подрельсовых площадок в шпалах 72º)	применяется для раздельного клеммно - болтового скрепления КБ с болтовым прикреплением подкладки к шпале
Шпалы Ш 2-1	применяется для нераздельного клеммно-болтового рельсового скрепления БПУ с болтовым прикреплением подкладки или рельса к шпале
Шпалы Ш 3	применяется для нераздельного клеммно-болтового скрепления ЖБР65 с болтовым прикреплением рельса к шпале
Шпалы ШС-АРС	применяется для анкерного рельсового скрепления

 

 

          В данной курсовой работе будут рассматриваться железобетонные шпалы, изготавливаемые по технологии итальянской фирмы OLMI.

Новая система OLMI оборудована установкой лазерного контроля, автоматически  проверяющего качество каждой выпускаемой  шпалы.

      Основные отличия шпалы, изготовленной на новом производстве, в том, что внутри неё вместо 44 проволок диаметром по 3 мм находятся 4 арматурных стержня.

Этот более прочный материал позволяет автоматизировать процесс  укладки и натяжения стержней.

 

 

 

 

Рис.2

Шпала, армированная 4 арматурными стержнями

 

1.2. Состав сырьевой смеси [5]

 

          Шпалы должны изготовляться из тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В40 в соответствии с ГОСТ 26633-85. Марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже F200. Для бетона шпал применяется щебень (из природного камня или гравия) фракция 5-20 мм.

          Цемент  должен соответствовать классу  будущего бетона. Для изготовления  преднапряженных железобетонных шпал применяют цементы марок М500, М550 и М600. В данной работе был выбран цемент марки ПЦ 500-Д5-Н(в соответствии с ГОСТ 10178-85), полученный на основе клинкера нормированного состава с ограничением вводимых добавок 5%.

          В качестве арматуры шпал применяется стальные арматурные стержни периодического профиля класса А – V диаметром 16 мм. Номинальное число стержней- 4.

         Железнодорожные шпалы следует укладывать на щебеночном или асбестовом балласте. Щебень должен быть из природного камня фракций 25-60 мм и иметь марку по истираемости И20 и по сопротивлению удару - У75. Допускается применение щебня марки по истираемости И40. и по сопротивлению удару - У50. Применение щебня с более низкими показателями по истираемости и прочности может допускаться только как исключение с разрешения Главного управления пути МПС.

          Так  же в состав сырьевой смеси  входят органо – минеральные добавки, получаемые при объединении активных минеральных компонентов и органических модификаторов.

          Способ приготовления ОМД предусматривает затворение водными растворами ПАВ предварительно размолотого минерального компонента (или материала в тонкодисперсном состоянии) и дальнейшее высушивание при температуре 150 - 170 °С. Сушка осуществляется до остаточной влажности материала 1 - 1,5 %. Полученная порошкообразная добавка легко формуется и поддается брикетированию. В таком виде ОМД легко складируется, транспортируется, дозируется и вводится в бетонную смесь, не требуя дополнительных устройств в технологической цепи.

Таким образом реализуется основной принцип физико- химической механики - поверхностная активация минерального наполнителя, способствующая повышению его поверхностной энергии. Присутствие ПАВ предотвращает агрегацию высокодисперсных частиц наполнителя и стабилизирует его свойства, а сам он становится носителем ПАВ. По аналогии с вяжущими низкой водопотребности, органо- минеральные добавки становятся более активными элементами в процессе структурообразования бетона, по сравнению с добавками, вводимыми в смесь раздельно.

          В России реализация концепции высокофункциональных бетонов оказалась возможной благодаря появлению на строительном рынке органоминеральных модификаторов серии «МБ». Минеральной составляющей таких модификаторов являются микрокремнезем и зола-уноса, а химической - суперпластификаторы, регуляторы твердения и другие добавки в разных соотношениях. Благодаря синергизму действия, указанные ингредиенты в форме единых поликомпонентных продуктов более эффективны, чем те же материалы раздельно введенные в бетонную смесь.

Модификаторы МБ представляют собой порошкообразные материалы насыпной плотностью 750 - 800 кг/м³, состоящие из гранул размером от 40 до

400 мкм. Каждая гранула является  агрегатом из частиц активного  микрокремнезема и золы-уноса, между которыми имеется твердая водорастворимая прослойка из суперпластификатора и регулятора твердения, «склеивающая» минеральные частицы. Для повышения морозостойкости бетона в состав комплекса вводится кремнийорганическая эмульсия. Рекомендуемая дозировка 10-20% массы цемента.

          В данной  работе в качестве модификатора был выбран МБ10-30С.

 

1.3. Выбор и обоснование технологического способа производства [5,6,7]

 

          Условия эксплуатации шпал в железнодорожном пути обосновывают чрезвычайно высокие требования к технологии предварительно напряженного железобетона. Бетон, например, уже через несколько часов должен обладать прочностью, достаточной для передачи сил предварительного напряжения. Кроме того, в непрерывном технологическом процессе изготовления шпал необходимо обеспечить в высокой степени однородные свойства свежеприготовленного бетона. Еще одним критерием, важным для изготовления шпал, являются требования к точности размеров, намного более высокие, чем к обычным общеупотребимым железобетонным и предварительно напряженным железобетонным конструкциям. К ним относятся, например, требования к допускам по длине и углу наклона отдельных элементов, особенно в зонах опирания рельсов, которые признаны и соблюдаются всеми изготовителями железобетонных шпал.

          В сущности, имеет место широкое разнообразие технологий производства железобетонных шпал. Но, как показано далее, во всем мире преимущественно используются четыре основных технологических процесса.

      

1. Карусельная система с задержкой снятия форм

          В этом технологическом процессе бетон укладывают в формы, уплотняют и извлекают из форм готовые шпалы только после того, как он достигнет прочности, достаточной для приложения сил предварительного напряжения. Этот процесс осуществляется с применением индивидуальных или кассетных форм, вмещающих до шести шпал. Предварительное напряжение арматуры осуществляется с передачей усилий от механизма натяжения через формы непосредственно в шпалу за счет сцепления арматуры с бетоном. При этом упоры снимаются немедленно после извлечения шпалы из формы. Формы располагаются на карусельной транспортной системе и последовательно         Рис. 3 Карусельная установка

 

 

перемещаются в ходе выполнения отдельных технологических операций (рис. 3). Они могут быть использованы повторно после извлечения готовых шпал. В таком непрерывном производственном процессе требуется относительно большое число форм.

 

 

2. Линейный метод 

 

Используемая при этом методе технологическая  линия представляет собой цепочку  последовательно расположенных  форм общей длиной более 100 м (рис. 4). Специальные устройства закрывают торцевые части форм. Усилия предварительного напряжения передаются на арматуру через упоры по концам стенда. Когда бетон приобретает достаточную прочность, усилия напряжения с упоров снимаются, и напряжение передается непосредственно на бетон шпалы. Все это время формы остаются на стенде. Переводные брусья также изготавливаются на аналогичных стендах, а отличие состоит в том, что вместо форм используются заранее подготовленные поддоны соответствующей конфигурации с вмонтированными точками закрепления для рельсовых скреплений.