Железобетонные стропильные фермы

Введение

Масштабность применения бетона и железобетона обусловлена их высокими физико-механическими показателями, долговечностью, хорошей сопротивляемостью температурным и влажностным воздействиям, возможностью изучения конструкций сравнительно простыми технологическими методами, использованием местных материалов (кроме стали), сравнительно невысокой стоимостью.

Железобетонные и каменные конструкции являются основной базой современного индустриального наземного и подземного строительства. Они применяются при возведении промышленных, жилых и общественных зданий, инженерных сооружений, а так же других объектов народного хозяйства.

Организация производства является залогом эффективной работы предприятия, так как она создает возможности для высокой производительности трудовых коллективов, выпуска качественного продукта, оптимального использования ресурсов предприятия, а также развития организационной культуры и личности в процессе работы. Осуществляется на всех уровнях иерархии управления предприятием.

Организация производства на предприятии охватывает следующие виды деятельности:

-       определение, обоснование и постоянное совершенствование структуры предприятия;

-       планирование и обеспечение взаимосвязанной работы всех производственных процессов начиная с разработки продукта и до его непосредственной поставки потребителю;

-       планирование и реализация на практике организации структурных единиц производственной инфраструктуры;

-       обеспечение оптимального сочетания всех составляющих производства во времени;

-       создание для непосредственных участников процесса таких условий труда, которые бы представляли собой максимально эффективное соединение рабочей силы и средств труда;

-       сочетания оптимальных организационных форм и экономических методов ведения производства.

Задачи организации производства - это экономия трудовых ресурсов путем упорядочения отношений и связей в производственном процессе, увеличение творческого характера работы сотрудников и обеспечение как коллективной, так и личной заинтересованности в результате работы. Также важной задачей является обеспечение необходимых условий для реализации всех направлений производственной деятельности предприятия

Для производства железобетонных ферм будет рассматриваться стендовый способ [3].

1. Технологическая часть

.1      Определение технических характеристик изделий

технический оборудование стропильный железобетонный

На проектируемом предприятии предусматривается выпуск железобетонных ферм. Фермой называется система стержней соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию. При узловой нагрузке жесткость узлов несущественно влияет на работу конструкции, и в большинстве случаев их можно рассматривать как шарнирные. В этом случае все стержни ферм испытывают только растягивающие или сжимающие осевые усилия.

Фермы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 20213-89

Стропильные и подстропильные фермы предназначены для покрытий зданий пролетом 18 и 24 м.

Фермы с пролетами более 30 м получаются слишком тяжелыми, требуется членение их на отдельные блоки с последующей укрупнительной сборкой, что существенно увеличивает стоимость.

Наиболее рациональное по статической работе очертание верхнего пояса - сегментное или арочное, приближающееся к кривой давления. У таких ферм усилия в поясах по длине пролета изменяются незначительно, а усилия в элементах решетки невелики. Кроме того, в таких фермах высота на опоре небольшая, что снижает массу фермы и высоту наружных стен.

Решетка ферм может быть закладной, изготовляемой заранее, или чаще цельной, бетонируемой одновременно с поясами, В последнем случае ширина сечения элементов решетки принимается равной ширине поясов.

В данной курсовой работе будет рассмотрено производство железобетонных ферм типа СФБМ 18. Пролет фермы 18 м, общая высота 3 м, длина 17,94 м, ширина поясов 300 мм. Номенклатура ж/б ферм представлена в таблице 1 [1, 2, 4].

Рисунок 1 - Железобетонная ферма

Таблица 1 - Номенклатура ж/б ферм

1.2 Выбор исходных сырьевых материалов

Фермы производят из высокопрочных бетонов классов B30 - B60 с большим содержанием арматуры в поясах. Это позволяет уменьшить размеры сечении элементов и снизить массу фермы. Нижний пояс выполняется предварительно напряженным и армируется стержневой арматурой классов А - IV Ат - V, высокопрочной проволокой Вр - II, арматурными канатами К7 или К19 с натяжением на упоры стенда. Чтобы предотвратить появление продольных трещин, которые могут возникнуть по технологическим причинам, напрягаемая арматура окаймляется легкими каркасами из проволоки диаметром 5…6 мм. Длина каркасов принимается не более 2…3 м, чтобы они не препятствовали равномерному обжатию нижнего пояса. Верхний пояс армируется сварными каркасами из арматуры класса А - III.

Для приготовления бетона необходимы следующие материалы: песок, щебень, цемент и вода.

Производство бетона М400 В30 допустимо только на гранитном щебне. Чаще с использованиме пластификаторов и иных специальных добавок в бетон.

Отличается высокой морозостойкостью и повышенным коэффициентом водонепроницаемости W. Характеристика бетона представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика бетона

Природный песок, применяемый для производства обычного бетона, представляет собой образовавшуюся в результате выветривания горных пород рыхлую смесь зерен (крупностью 0,14. 5 мм) различных минералов, входящих в состав изверженных (реже осадочных) горных пород. При отсутствии природного песка применяют песок, получаемый путем дробления твердых горных пород.

Песок для производства обычного бетона, должен соответствовать требованиям ГОСТ 10268-80. Содержание в песке зерен, приходящих через сито 0,14 мм, не должно превышать 10%, а содержание глинистых, илистых и пылевидных примесей, определяемых отыучиваьием, - 3% по массе. Наиболее вредна примесь глины, так как она, обволакивая зерна песка, препятствует сцеплению с цементным камнем. От глинистых примесей песок очищают тщательной промывкой.

Крупность зерен определяют просеиванием песка через стандартный прибор сит с отверстиями в свету 5; 2,5, 1,25; 0,63; 0.315; 0,14 мм. Наличие в песке зерен крупнее 10 мм не допускается, зерен размером 5… 10 мм должно быть не более 5% (по массе).

Таблица 3 - Характеристика песка

В качестве вяжущего для приготовления бетона использован портландцемент 400. Цемент соответствует требованиям ГОСТ 10178 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия» и имеет следующие характеристики, представленные в таблице 4.

Таблица 4 - Характеристика портландцемента

Гранитный щебень производится методом дробления твердых горных и скальных пород. Характеристика щебня представлены в таблице 5. Морозостойкость гранитного щебня более 300 циклов, вплоть до - 60 градусов.

Таблица 5 - Характеристика щебня

Материал имеет показатель лещадности (процентное содержание зерен пластинчатой и игловатой формы в общей массе щебня, варьируется от 10% до 50%), от которого напрямую зависит качество щебня. Кубичная форма зерна гранитного щебня наделяет его большей прочностью (М1200-1400).

Вода - один из ключевых компонентов в бетонном растворе. Качеству ее предъявляются повышенные требования, так как для получения качественного бетона необходимо, чтобы вода была чистой без каких бы то ни было включений и примесей, которые могут нарушить течение химических реакций в растворе, чем усугубят свойства готового бетона. Обычно используется питьевая вода, которая прошла отчистку от вредных примесей. Технология производства бетона допускает применение технической воды, однако, лишь после проведения химических анализов на содержание вредных веществ. Что касается ее количества, то определить его возможно лишь в процессе приготовления бетонного раствора. Все дело в том, что влажность исходных компонентов может быть совершенно различной и соответственно будет отличаться и количество необходимой дополнительной влаги. Показатели свойств воды представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Показатели свойств воды

Арматуру подбирают в зависимости от степени нагрузок, которые возникают в процессе эксплуатации.

Арматура соответствует требованиям ГОСТ 5781 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия».

Характеристика арматуры представленные в таблице 6.

Таблица 6 - Характеристики арматуры

Конструкции должны быть изготовлены в соответствии с требованиями государственного стандарта [1, 2, 5].

1.3    Выбор технологического оборудования

В данной курсовой работе выбран агрегатно-поточный способ производства. В связи с этим будет использоваться следующее оборудование (таблица 7)

Таблица 7 - Ведомость оборудования

1.4    Организация технологического процесса

Сущность стендовой технологии состоит в том, что изделия формуют на стенде или специальной установке без перемещений, а все материалы, формующие и другое технологическое оборудование, а также обслуживающие его рабочие звенья перемещаются от одной формы на стенде к другой.

Стендовый способ особенно выгоден при изготовлении изделий значительного веса и размеров. Продвижение таких изделий по технологическому потоку для выполнения отдельных операций привело бы к большой затрате труда и энергии. В некоторых случаях перемещать формы вообще практически невозможно (например, при изготовлении арок, ферм больших размеров).

Если изделие остается «на месте» в период всего технологического цикла, то исключаются многочисленные трудоемкие транспортные операции. Вторым преимуществом стендового способа является простота применяемого оборудования, а также незначительные капиталовложения и возможность организовать производство в кратчайшие сроки.

Недостатком стендового способа является низкая механизация технологического процесса и, следовательно, высокая трудоемкость. В этом отношении конвейерный способ имеет большие преимущества, так как позволяет механизировать все важнейшие технологические операции. Однако чрезвычайно высокие капитальные затраты на оборудование и отсутствие гибкости в переходе на выпуск новых типов изделий являются существенным недостатком конвейерного способа. Схема производства железобетонных ферм представлена на рисунке 2.

Существуют два вида стенда: длинный (пакетный и протяжной) и короткий. Длинные стенды применяют при изготовлении нескольких изделий по длине стенда одновременно. На пакетных стендах арматурные пакеты с зажимами на концах собирают на отдельной установке, а затем их переносят и укладывают в захваты стендов или форм. На протяженных стендах арматурную проволоку сматывают с бухт, размещенных с одного конца стенда, и протягивают по всей длине стенда непосредственно на линии формования до упора, расположенного с другой стороны стенда.

Рисунок 2 - Схема производства железобетонных ферм

а - технологическая схема, б - план; 1 - бунтодержатель передвижной, 2 - кран мостовой электрический грузоподъемностью 15 т, 3 - бетонораздатчик, 4 - лебедка, 5 - оборудование для протаскивания арматуры, 6 - бадья для бетона на самоходной тележке, 7 - гидродомкрат малогабаритный, 8 - машина для упрочнения стержней, 9 - установка для сварки стержневых плетей, 10 - самоходная тележка для транспортирования готовых деталей

Производство ферм происходит на коротких стендах. Изготовляют одновременно два изделия в горизонтальном положении. Для натяжения арматуры используют гидродомкраты. В состав технологической линии входит также бетонораздатчик и устройство для подачи в него бетонной смеси; вибраторы, виброштампы и оборудования и приборы для тепловой обработки изделий.

Рисунок 3 - Схема короткого стенда и устройство формы

Короткий стенд представляет собой формовочную площадку, оборудованную распорной балкой с консольными упорами по концам, воспринимающими усилия от напряженной арматуры. Массовой производство ферм целесообразно осуществлять пакетным способом. На рисунке 3 показано расположение формуемых изделий: наименьший изгибаемый момент в распорной балке получается при одновременном изготовлении двух деталей, вплотную придвинутых к балке.

Металлическая опалубка ферм опирается на распорную балку и столбчатые фундаменты по периметру изделия. Поддон формы закрепляют на опорах болтами, внутренние борта формы наглухо прикреплены к поддону.

Приспособления для натяжения арматуры представлены на рисунке 4.

Технология изготовления ферм:

-       установка опалубки, ненапрягаемой арматуры и закладных деталей;

-       натяжение арматуры нижнего пояса механическим или электротермическим способом;

-       формование и тепловая обработка изделия;

-       передача усилий предварительного напряжения с упоров стенда на отвердевший бетон изделия;

-       распалубка и съем изделия со стенда.

Рисунок 4 - Приспособления для натяжения арматуры

При правильной организации работы продолжительность одного цикла по изготовлению двух ферм равна 1 суткам, в зимнее время -1 Ѕ-2 суткам.

Малоподвижную бетонную смесь уплотняют переносными вибраторами. Забетонированные фермы закрывают брезентовыми утепленными колпаками и пропаривают.

Затем изделия проходят технический контроль. Обнаруженные дефекты устраняют, изделия маркируют и вывозят на склад готовой продукции.

Приемка ферм - по ГОСТ 13015.1 и ГОСТ 20213-89. При этом фермы принимают: по результатам периодических испытаний - по показателям прочности, жесткости и трещиностойкости ферм, морозостойкости бетона, пористости уплотненной смеси легкого бетона, а также по водонепроницаемости бетона ферм, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивной газообразной среды; по результатам приемо-сдаточных испытаний - по показателям прочности бетона (классу или марке бетона по прочности на сжатие, передаточной и отпускной прочности), средней плотности легкого бетона, соответствия арматурных и закладных изделий рабочим чертежам, прочности сварных соединений, точности геометрических параметров, толщины защитного слоя бетона до арматуры, ширины раскрытия технологических трещин.

Периодические испытания нагружением по прочности, жесткости и трещиностойкости предварительно напряженных ферм в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.1 проводят перед началом их массового изготовления и в дальнейшем - при внесении в них конструктивных изменений или изменении технологии изготовления. Испытания ферм нагружением в процессе серийного производства проводят не реже раза в год.

Приготовление бетонных смесей на заводах ЖБИ производят на специальных бетоносмесительных узлах (БСУ), бетоносмесительных цехах или бетоносмесительных отделениях.

В состав БСУ входят: склады заполнителей, вяжущих, добавок, устройства для их подготовки, надбункерное, бункерное, дозаторное, смесительное отделения, отделение выдачи готовой смеси, система автоматики и необходимые транспортные средства.

На БСУ производят следующие основные процессы и операции: приём исходных материалов из транспортных средств, их хранение и переработка, сортировка и распределение по отсекам, бункерам, силосам, резервуарам, при необходимости подогрев, размораживание, оттаивание, подача к расходным бункерам, определение влагосодержания материалов, дозирование, смешивание, выгрузка готовой смеси, регулярная очистка рабочих поверхностей и полостей от налипших материалов и смеси и их регенерация.

Формы являются самым массовым технологическим оборудованием, которое должно обеспечить получение изделий заданной геометрии с точными размерами и гладкими поверхностями. Их стоимость составляет около 50% стоимости всего технологического оборудования на заводах ЖБИ.

Процесс, собственно, формования железобетонных изделий включает следующие операции: установку форм и формообразующих элементов, укладку и распределение бетонной смеси в форме, ее уплотнение и заглаживание открытой поверхности. Задача формования - обеспечить получение изделий заданных размеров и формы, фиксированного расположения арматуры и закладных деталей, максимальной плотности и равномерной структуры бетона.

Отпускная прочность бетона согласно ГОСТ 13015.0 должна быть не менее: для изделий из тяжелых бетонов всех классов и легких бетонов класса В7.5 и выше - 70% проектной прочности. В холодное время года отпускная прочность бетона назначается равной его проектной прочности [3, 5].

1.5    Транспортирование и хранение железобетонных стропильных ферм

Транспортировать и хранить фермы следует в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.4 и настоящего стандарта. Фермы следует транспортировать в вертикальном (рабочем) положении или с небольшим уклоном (до 10°). Фермы должны храниться на специально оборудованных складах в вертикальном положении в кассетах рассортированными по типоразмерам и маркам.

При установке ферм в кассетные стеллажи должна быть обеспечена возможность захвата и подъема каждой фермы для погрузки и монтажа.
При транспортировании и хранении фермы должны устанавливаться на инвентарные подкладки из дерева или других эластичных материалов. Подкладки следует укладывать по плотному и тщательно выровненному основанию.

На складах конструкций выполняются следующие операции: разгрузка прибывающих конструкций; сортировка конструкций по объектам и маркам; проверка качества конструкций и составление рекламаций поставщикам на обнаруженные дефекты; проверка и исправление маркировки; очистка конструкций и закладных деталей от наплывов бетона, грязи и ржавчины; устранение мелких дефектов и повреждений, допущенных при транспортировке; укрупнительная сборка конструкций; подготовка элементов к монтажу (обстройка монтажными приспособлениями, раскантовка в удобное для монтажа положение и т.п.); отгрузка и отправка конструкций на монтаж; учет поступления и отгрузки конструкций.

Территория склада должна быть спланирована с уклонами для стока и отвода воды, с трамбовкой щебнем верхнего слоя грунта, хорошо освещена для возможности производства работ в любое время суток.

Центральные склады оборудуются самоходными кранами, преимущественно козловыми, грузоподъемность которых принимается в соответствии с максимальной массой складируемых элементов. На складе необходимо предусмотреть расположение железнодорожных путей или автодороги в зависимости от принятого способа подачи конструкций на склад и со склада на монтаж.

технический оборудование стропильный железобетонный

Заводы сборного железобетона относятся к числу предприятий, на которых санитарно-гигиенические условия труда и техники безопасности являются не только важнейшими критериями для повышения производительности труда, они обеспечивают сохранение здоровья каждого работающего на предприятии.

Вопросы обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда на предприятиях сборного железобетона являются важнейшими, они закладываются еще при проектировании завода и должны строго соблюдаться при его эксплуатации. Многие цехи в результате выполнения технологических процессов создают значительное выделение пыли, конвекционного или лучистого тепла, паров и вредных газов; в формовочных цехах используются вибрационные механизмы, которые оказывают отрицательное влияние на состояние здоровья рабочего, они же являются источником шума, поэтому необходимо сторо руководствоваться правилам техники безопасности и производственной санитарии, действующими на каждом заводе.

В качестве средств индивидуальной защиты от вибрации и шума необходимо использовать специальную обувь на толстой подошве из губчатой резины, рукавицы с прокладкой из пенопласта, противошумные наушники (антифоны).

В цехах, где по технологическим условиям ворота открываются на продолжительное время, или в районах, где температура воздуха ниже - 20°С, необходимо предусматривать воздушные завесы. Во всех производственных и вспомогательных зданиях должна предусматриваться естественная или принудительная вентиляция.

В целях предотвращения загрязнения воздуха помещений с вредными выделениями: оборудование, приборы, приборы, трубопроводы и другие источники, выделяющие теплоту, должны быть теплоизолированы; агрегаты и оборудование, при эксплуатации которых происходит влаговыделение, должны быть укрыты и изолированы.

В цехах, где используются вибрационные механизмы, должны быть приняты меры по устранению воздействия вибрации и снижению уровня шума.

Звуковое давление измеряют шумометром на расстоянии от источника шума и 1,5 м от пола. Уровень шума и вибрации на рабочих местах не должен превышать допустимые пределы.

В качестве индивидуальной защиты в помещениях с большой концентрацией пыли необходимо пользоваться респираторами, герметичными очками и спецодеждой.

Формование изделий осуществлять при включенной звуковой сигнализации, управление формовочными машинами должно быть дистанционным [3].

Заключение

В данной работе была рассмотрена организация производства железобетонных ферм. Железобетонные фермы производятся по агрегатно-поточному способу производства. Агрегатно-поточная технология отличается большой гибкостью и маневренностью в использовании технологического и транспортного оборудования, в режиме тепловой обработки, что важно при выпуске изделий большой номенклатуры.

В работе были рассмотрены технические характеристики изделия, его эксплуатационные возможности. Также, был проиведен выбор исходных сырьевых материалов для заданной номенклатуры.

В данной работе был произведен выбор определенного оборудования, необходимого для производства, а также была описана схема агрегатно - поточного способа производства.

Список используемых источников

1. ГОСТ 20213-89 - Фермы железобетонные. Технические условия

2.      ГОСТ 13015.0: Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения.

.        Ю.М. Баженов, А.Г. Комар, «Технология бетонных и железобетонных изделий» [Текст] / Ю.М. Баженов, А.Г. Комар - М.: Стройиздат, 1984 г.

.        Справочник проектировщика. Изд. 2-е перераб. и доп. Под общей редакцией Г.И. Бердичевского. - 2-е изд. - Москва: Стройиздат, 1981 г. - 488 с.

.        Б.В. Стефанов, «Технология бетонных и железобетонных изделий» [Текст] / Б.В. Стефанов, - М.: Будiвельник, 1985 г. - 392 с.

.        http://www.avtobeton.ru

7.      http://base.consultant.ru