Кузнечно - прессовый цех

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ПЕРМСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Строительный  факультет

Кафедра архитектуры 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 

К курсовой работе на тему «Кузнечно - прессовый цех». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:  студент группы ПСК-09-2 Бикмурзина Д.Р.

Руководитель: Костарева Т.Л. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пермь 2011

 Оглавление         

   1. Исходные данные…………………………………………………………………………………..3

   2.Описание технологического процесса………………………………………………….................4

   3. Объемно-планировочное решение………………………………………………………………..5

   4. Конструктивное решение………………………………………………………………………….6

     4.1.Фундаменты  и фундаментные балки………………………………………………………...6

     4.2. Колонны……………………………………………………………………………………….6

     4.3. Подкрановые балки…………………………………………………………………………..6

     4.4. Покрытия……………………………………………………………………………………...7

     4.5. Стены и перегородки…………………………………………………………………...…….7

     4.6. Остекление……………………………………………………………………………………7

     4.7. Фонари………………………………………………………………………………………...7

     4.8. Лестницы……………………………………………………………………………………...7

     4.9. Ворота и двери………………………………………………………………………………..8

     4.10.Полы…………………………………………………………………………………………..8

   5. Расчетная часть………………………………………………………………………..……………9

   5.1. Теплотехнический расчет стеновой панели…………………………………………………….9

   5.2. Теплотехнический расчет покрытия…………………………………………………………...10

   6. Технико-экономические показатели по проекту………………………………………………..12

   7. Библиографический список………………………………………………………………………13         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. Исходные данные

   Тема  проекта: Кузнечно - прессовый цех

   Место строительства – г. Самара

   Климатический район – II В /СНиП 23-01-99/.

   Зона влажности региона – сухая (3) /СНиП 23-01-99/

   Продолжительность отопительного периода z_ht= 203 сут. /СНиП 23-01-99/

   Средняя расчётная температура отопительного  периода  t_ht= -5,2 /СНиП 23-01-99/

   Температура наиболее холодной пятидневки t_ext= -30°C /СНиП 23-01-99/

   Температура внутреннего воздуха t_int=+18°C

   Влажность внутреннего воздуха 55-60%.

   Влажный режим помещения - нормальный /СНиП 23-02-2003/

   Глубина промерзания грунта: 1,70 м

   Условия эксплуатации ограждающих конструкций  –  А /СНиП 23-02-2003/

   Санитарная  характеристика процесса: II-б

   По  взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности производственные процессы относятся:

      печные и прессовые пролеты - категория Г

   Степень огнестойкости: II /СНиП 21-01-97*/

   Функциональная  пожарная опасность: Ф5.1 /СНиП 21-01-97*/

   Количество  смен: 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2. Описание технологического процесса.

  Цех расположен на предприятии машиностроения и  осуществляет горячее прессование поковок малых и средних деталей. Максимальный вес поковок 15т.

  Металл  поступает в печной пролет через  раздвижные ворота размером 3,6*3,6 м (h), где металл нагревается и транспортируется в прессовые пролеты, оборудованные гидравлическими прессами и ковочными молотами.

  После прессовки и ковки в прессовочных пролетах деталь остывает здесь же и затем поступает в склад и на контроль. Из склада готовые поковки отправляются по железнодорожному пути через железнодорожные ворота размером 4,8*5,6 м (h) в отдельно стоящее здание термического цеха для дальнейшей обработки.

  Нагревательные  печи, горячий металл  и т.п. являются источником выделения избыточного  тепла и вредных газов, поэтому  следует предусмотреть аэрационные  фонари и обеспечить аэрацию.

  Расчетная внутренняя температура +18°С, относительная влажность 55-60%.

  Дневная освещенность должна быть рассчитана на работы средней точности.

  По санитарной характеристике производственных процессов  работающие в цехе относятся к  группе II-б. Цех работает в три смены.

  По взрывной , взрывопожарной и пожарной опасности  производственные процессы в цехе относятся  к следующим категориям: печные и  прессовые пролеты – категория  Г.

  Здание  нормального уровня ответственности.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  3. Объемно-планировочное решение.

   Кузнечно-прессовый цех состоит из 3-х пролетов и является одноэтажным.

   За  условную отметку ±0,000 принята отметка чистого пола.

   По  наличию подъемно-кранового оборудования здание – крановое, во всех 3-х пролетах имеется опорно-мостовой кран.

   Размеры каждого из пролетов и грузоподъемность кранов указаны ниже в таблице 1.

                                                                    Таблица 1

  Длина здания в осях 1-13 составляет 72м, ширина здания в осях А-Д – 72,5 м.

  Каркас  здания – стальной.

  Шаг колонн крайнего ряда -6 м, шаг колонн среднего ряда - 12 м.

  В зависимости  от принятого кранового оборудования, высоты до низа стропильных конструкций, шага колонн в здании приняты следующие привязки:

  - колонны  крайнего ряда во всех 3-х   пролетах совмещаются наружными  гранями  с продольными разбивочными осями (нулевая привязка);

  - колонны  крайнего поперечного ряда (торцевые) смещаются с разбивочных осей  на 500 мм. внутрь здания (привязка  «500»);

  - колонны  средних продольных и поперечных  рядов совмещаются осями сечений  с сеткой разбивочных осей (центральная привязка);

  - колонны  – фахверки совмещаются  наружными   гранями  с продольными разбивочными  осями (нулевая привязка);

  - оси опорно-мостового крана отстоят  от разбивочных осей на 750 мм.

  В здании предусмотрен деформационный осадочный  шов между  пролетами отделения прессов и ковочным отделением, который необходим из-за разницы высот в этих пролетах, с расстоянием между осями Б-В 500 мм.

  В пролете ковочного отделения имеются железнодорожные ворота 4,8x5,4 м, в отделении прессов – одни раздвижные автомобильные ворота 3,6х3,6, в пролете нагревательных печей – трое раздвижных автомобильных ворот 3,6х3,6 м.

  Т.к. в  цехе наблюдается избыточное выделение  тепла и вредных газов, то в  нем предусмотрен аэрационный фонарь.

  Эвакуация людей осуществляется через автомобильные ворота. 
 
 
 
 

  4. Конструктивное решение.

   Здание  имеет каркасную конструктивную  систему. Конструктивные элементы каркаса выполнены из стали, так как в данном здании протекают процессы со значительным выделением тепла. Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечиваются совместной работой колонн, стропильных и подстропильных ферм, подкрановых балок, плит покрытия, вертикальных и горизонтальных связей.

      4.1 Фундаменты и фундаментные  балки.

  Для цеха были использованы фундаменты монолитные железобетонные под стальные колонны, имеющие ступенчатую конструкцию. Расчет фундаментов в курсовом проекте не производится, поэтому его размеры назначаются конструктивно в зависимости от типа и сечения колонны. Отметка обреза фундамента  составляет 0,7 м. Глубину заложения подошвы фундамента принимаем равной 1,9 м. Фундаменты запроектированы по высоте 1,2 м с высотой ступеней 0,3 м. Для защиты от коррозии заглубленные стальные конструкции бетонируются.

  Внутренние  и наружные самонесущие стены  опираются на фундаментные балки, посредством которых передают нагрузку на фундаменты колонн каркаса. Фундаментные балки не укладываются в проемы ворот. Фундаментные балки приняты таврового сечения и их номинальная длина соответствует шагу колонн.

      4.2 Колонны.

  В зависимости от объемно-планировочного решения, крановых нагрузок, режимов работы мостовых кранов, а также технологического процесса колонны приняты стальные.

  В качестве основных приняты двухветвевые металлические колонны ступенчатого очертания, состоящие из двух раздельно маркируемых частей: нижней (подкрановой) решетчатой и верхней (надкрановой), трех типов:

 1. В ковочном отделении: колонны крайнего ряда с шагом колонн 6 м и высотой 10,8 м. Надкрановая часть колонны – сварной двутавр с высотой стенки 400 мм, подкрановая часть – наружная и подкрановая ветви из прокатных швеллера № 36 и двутавра № 36. Условное обозначение – К-1.

 2. В  пролетах нагревательных печей  и отделении прессов: колонны  крайнего ряда с шагом колонн 6 м и высотой 13,2 м. Надкрановая часть колонны – сварной двутавр с высотой стенки 400 мм, подкрановая часть – наружная и подкрановая ветви из прокатных швеллера № 40 и двутавра № 40. Условное обозначение – К-2.

 3. Колонный  среднего ряда с шагом колонн 12 м и высотой 13,2 м между  пролетом нагревательных печей  и отделением прессов. Надкрановая часть колонны – сварной двутавр с высотой стенки 710 мм, подкрановая часть –подкрановые ветви из прокатных двутавров №40. Условное обозначение – К-3.

   Фахверковые колонны выполнены из двух прокатных  швеллеров №20, высотой 13,2 и 10,8 м. Условные обозначения – КФ-1 и КФ2.

      4.3 Подкрановые балки.

  Подкрановые балки служат опорами для рельсов, по которым передвигаются мостовые краны. Кроме того, они обеспечивают продольную пространственную жесткость каркаса зданий.

  Подкрановые балки опирают на консоли колонн и крепят анкерными болтами и планками. Между собой балки соединяют болтами, пропущенными через опорные ребра.

  В здании запроектированы стальные разрезные  подкрановые балки. Они представляют собой сварной двутавр сплошного  сечения с усилением верхнего пояса. Высота балок: в ковочном отделении – 1,1 м и дополнительно подставка 300 мм; в пролетах нагревательных печей и отделении прессов – 0,8 м и дополнительно подставка 200 мм на консолях колонн крайнего ряда и 0,8 м на консолях колонн среднего ряда. Подставка используется для компенсации разности высот унифицированных стальных балок.

    Стальные рельсы под краны крепят парными крюками или лапами. На концах подкрановых путей устраивают упоры – амортизаторы, исключающие удары кранов о торцевые стены здания. 

      4.4. Покрытия.

  Покрытия  состоят из несущей и ограждающей  части. В качестве несущих конструкций приняты стальные стропильные фермы из горячепрокатных профилей пролетом 24 м и высотой 3150 мм, с уклоном верхнего пояса 1,5% по серии 1.460-4.

  В среднем  ряду колонн применены стальные подстропильные фермы для шага колонн 12 м из горячепрокатных профилей с параллельными поясами высотой 3130 мм по серии 1.460-4.

  В качестве материалов покрытия применены:

   - железобетонная  ребристая плита с толщиной 300мм;

   - слой  пароизоляции – бикроста 5 мм;

   - утеплитель  – плиты минераловатные полужесткие  на битумных связующих толщиной 100мм;

   - известково-песчаный  раствор толщиной 20мм;

   - водозащитный  ковер –  техноэласт 6мм.

   С кровли предусмотрен внутренний водоотвод.

  Схема элементов  покрытия приведена в графической  части.

      4.5 Стены и перегородки.

   Стены в данном  здании  принимаются  трехслойными с наружным слоями железобетона и эффективным утеплителем в центре. Однослойные стены из легких бетонов не применяются вследствие их большой толщины.

   Стены здания по толщине рассчитываются в  расчетной части в теплотехническом расчете. Общая толщина стеновой панели – 250мм. Толщина утеплителя из пенополистирола – 100мм. Внешний железобетонный слой толщиной – 50мм. Внутренний – 100мм (см. п.5.1).

   Стены цеха являются навесными.

   Длина стеновых панелей 6000 мм, высота 900, 1200 и 1800 мм, Панели предназначены для использования в производственных зданиях с шагом колонн крайнего ряда 6 м. Стеновые панели крепятся к продольным колоннам крайнего ряда и к колоннам-фахверкам при помощи закладных деталей.

   Перегородки в цехе не предусмотрены.

      4.6. Остекление.

   Окна  служат для освещения и проветривания  помещений. Размеры окон назначают в соответствии с нормативными требованиями естественной освещённости, архитектурной композицией, экономическими факторами. Окна должны удовлетворять требованиям тепло и шумозащиты.

  Остекление  ленточное с высотой окон 1,8 м. Оконные панели запроектированы стальные с одинарным остеклением.

      4.7 Фонари.

  Установка аэрационного фонаря с двумя ярусами переплетов в среднем пролете необходима из-за выделения избыточного тепла и вредных газов. Он представляет собой П-образную надстройку над проемом в крыше. Фонарь имеет ширину 12м, его длина составляет 60 м и высота – 3565 мм.

  Фонарь  собирается из фонарных панелей, фонарных ферм, ветрозащитных панелей и связей.

  Покрытие  фонарей аналогично покрытию пролетов.

      4.8 Лестницы.

   В цехе лестницы устраивают для связи с рабочими площадками, на которых установлено оборудование, посадочными и ремонтными площадками для обслуживания кранов. Также в здании предусмотрены пожарные металлические лестницы, расположенных в торцах здания и по торцам фонарей, для доступа во время пожара на кровлю. Поскольку высота здания менее 30 и выше 10 м, то применяются вертикальные пожарные лестницы. Они имеют ширину 600 мм, расстояние между лестницами по периметру принимают не более 200м. 

      4.9. Ворота и двери.

  Для проезда напольного транспорта и для перемещения интенсивных людских потоков предусматривают ворота и двери. Расстояние между воротами устанавливают исходя из технологических требований и условий эвакуации людей из помещений.

  В здании запроектированы раздвижные ворота размером 3,6*3,6 м для проезда автотранспорта. В пролете нагревательных печей ворота располагаются трое ворот: по осям 1 и 13 в осях Г-Д и по оси Д в осях 11-12. В отделении прессов одни ворота – по оси 1 в осях В-Г.

  Также в  ковочном отделении цеха предусмотрены двое железнодорожных ворот размером 4,8*5,4 м по осям 1 и 13 в осях А-Б.

      4.10 Полы.

  Конструкция пола подобрана с учетом характера  производственных воздействий на него обеспечения долговечности и  эксплуатационной надежности пола. Конструкция пола по всему цеху принята: по уплотненному грунту укладывают бетон класса В10 толщиной100 мм , затем асфальтобетон класса В20 толщиной 50 мм.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  5. Расчетная часть.

  Исходные  данные.

   Место строительства – г. Самара

   Климатический район – II В по СНиП 23-01-99.

   Зона влажности региона – сухая (3) по СНиП 23-01-99

   Продолжительность отопительного периода z_ht= 203 сут По СНиП 23-01-99

   Средняя расчётная температура отопительного периода  t_ht= -5,2 по СНиП 23-01-99

   Температура наиболее холодной пятидневки t_ext= -30°C по СНиП 23-01-99

   Температура внутреннего воздуха t_int=+18°C

   Влажность внутреннего воздуха 55-60%.

   Влажный режим помещения - нормальный  по СНиП 23-02-2003

   Глубина промерзания грунта: 1,70 м

   Условия эксплуатации ограждающих конструкций  –  А по СНиП 23-02-2003

   Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности  ограждения α_int=8,7 Вт/м² по СНиП 23-01-99

   Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения α_ext=23 Вт/м² по 23-01-99

5.1 Теплотехнический  расчет стеновой  панели

  Необходимые данные для теплотехнического расчета  стеновой панели сведены в таблицу 2.

                                                                           Таблица 2

Порядок расчета:

   Определение градусо-суток отопительного периода:

 D_d=(t_int-t_ht)·z_ht=(18+5,2)·203=4709,6(°C·сут).

где t_int – расчётная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно   ГОСТ12.1.005- 88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

t_ht и z_ht – средняя температура и продолжительность (сут.) отопительного периода,   принимаемые по СНиП 23-01-99.

   Нормируемое значение сопротивления теплопередаче  стеновой панели:

R_req=a·D_d+b=0,0002·4709,6+1,0=1,942 (м²·°C/Вт).

  Для стеновых панелей индустриального изготовления следует определить приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r (м²·°C/Вт) с учетом коэффициента теплотехнической однородности.

  Величина  коэффициента теплотехнической однородности r для железобетонных стеновых панелей с утеплителем и гибкими связями составляет 0,7. Таким образом, приведенное сопротивление теплопередаче

                         = R_req / r = 1,94/0,7 = 2,774 м²·°C/Вт.

   Теплотехнический  расчет ведется из условия равенства  общего термического сопротивления  R₀ приведенному (м²·°C/Вт)

                          R₀ = .

   Определяем  термическое сопротивление ограждающей  конструкции R_к :

                  R_{к =} R_req – (R_si + R_se) = 2,774 – (1/8,7 + 1/23) = 2,616 м²·°C/Вт.

   Термическое сопротивление ограждающей стеновой панели может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

                  R_{к =} R_1ж.б. + R_ут. + R_2ж.б.

где R_1ж.б. и R_2ж.б – термическое сопротивления соответственно внутреннего и наружного слоев из железобетона;

   R_ут - термическое сопротивление утепляющего слоя.

   Находим термическое сопротивление утепляющего слоя R_ут :

                        R_ут. = R_к – (R_1ж.б + R_2ж.б.)=2,616-(0,052+0,026)=2,538 м²·°C/Вт

   Определим толщину утепляющего слоя:

                        δ_ут. = R_ут.· λ_ут = 2,538·0,041=0,1м.

принимаем толщину  утепляющего слоя равной 100 мм.

   Общая толщина стеновой панели составляет

                        δ_общ = δ_1ж.б + δ_ут + δ_2ж.б=100+100+50=250 мм.

      Проверка  выполнения санитарно-гигиенических  требований тепловой защиты здания:

  Проверяем выполнение условия Δt≤ Δt_n:_.

   Определяем  Δt₀, °C:

                        Δt₀ = (Δt_int – Δt_ext)/ (R₀^r · α_int)= (18+30)/(2,774·8,7)=1,989 °C

   Согласно  СНиП 23-01-99  Δt_n=7 °C, следовательно, условие Δt=1,989<7=Δt_n выполняется.

  Проверяем выполнение условия τ_si>τ_d:

                         °C

   Для температуры внутреннего воздуха t_int=+18°C и относительной влажностью воздуха   φ=55-60% температура точки росы t_d=8,83-10,12 (°С), следовательно, условие τ_si=16 > τ_d=10,12 выполняется.

  Вывод: стеновая трехслойная железобетонная панель с утеплителем толщиной 100 мм удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

      5.2 Теплотехнический  расчет покрытия.

   Необходимые данные для теплотехнического расчета  стеновой панели сведены в таблицу 3.

                                                                         Таблица 3.