Строительство и планирование предприятия по переработке мясокостной муки

       Введение 

       Многие  современные сельскохозяйственные предприятия по своим архитектурно-строительным  решениям, уровню механизации производственных процессов, энергонасыщенности не уступают ряду промышленных предприятий.

         Цены на строительные материалы  повышаются с каждым днем, поэтому от того, насколько рационально будут использованы средства на строительство, зависят успех сельскохозяйственного производства, его рентабельность и высокая отдача основных фондов.

      Рассмотрим  проект завода мясокостной муки мощностью до 1 тонны в сутки. Необходимо запроектировать основные производственные здания: стены, перекрытия, фундаменты, подобрать светильники и размеры световых проемов. Запроектировать вспомогательные здания и сооружения, в частности произвести расчет и  разработку очистных сооружений, и понижение грунтовых вод. 

      Все расчеты производятся согласно местным  климатическим условиям, характеристикам  почвы и рельефу поверхности  почвы, глубине залегания грунтовых  вод и направлению розы ветров данного региона.

      Проект  завода разрабатывается для предприятия, расположенного в  Алтайском крае, где  температура воздуха в течение самой холодной пятидневки  -37ºС. Рельеф почвы ровный, с перепадом уровней не более 1,3 м. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                            1.Эскизы к проекту 

      Проектируем предприятие, в частности завод, предназначенный для изготовления мясокостной муки, по эскизам, приложенным  к заданию. В задании предложен  типовой план производственного  помещения аналогичного предприятия  уже функционирующего и производящего продукцию. На плане указаны размеры здания и помещений, расположение производственных участков и помещений, бытовые и вспомогательные помещения.

      Все данные для проекта по размещению технологических проёмов, оконных  проёмов и дверных проемов принимаем из приложенных к заданию эскизов.

      2.Технологические  расчеты 

      При проектировании производственного  предприятия необходимо учесть все  вспомогательные помещения и  здания. Во вспомогательных помещениях и зданиях располагаются все  сопровождающие основной процесс производства (слесарный цех, столярный цех и т.д.), административные помещения (бухгалтерия, приемные, кабинеты специалистов и т.д.), хозяйственные помещения (столовая, раздевалка, уборная и т.д.). Характеристики помещений зависят от типа производства, оборудования, используемого в технологии, строения службы технического обслуживания, объема производства, количества персонала и количества рабочих смен.

      Так как производство комплексное, что  означает, что переработка сырья  производится с применением ряда технологий. Каждая технологическая линия предназначена для выпуска определенного вида продукции.

      Площадь помещений, расположенных на заводе мясокостной муки показана в таблице 1. 
 
 

3. Генеральный план.

 Расположение на территории предприятия всех зданий и сооружений, коммуникаций, автомобильных дорог и тротуаров, газонов, деревьев, ворот и т.д. с указанием габаритных размеров называется генеральным планом предприятия, согласно которому построено предприятие и проектируется дальнейшее его развитие.

      Расположение  основных зон предприятия зависит  от назначения и необходимости в  тех или иных потребностях (транспортные пути, доступ к воде, канализации, выход за пределы территории предприятия).

      Административо-хозяйственная  зона. В данную зону входят контора, стоянка для служебных автомобилей  сотрудников предприятия, контрольно-пропускной пункт располагается на границе  территория предприятия и имеет  выходы, как на территорию предприятия, так и за его пределы, что позволяет попадать сотрудникам предприятия на территорию через помещение конторы, в котором расположен контрольно-пропускной пункт.

      Зона  основного производственного назначения включает в себя производственные здания цехов и прилегающую территорию. Для данной зоны необходим свободный подъезд транспорта с сырьём, а так же беспрепятственное перемещение, как сырья, так и готовой продукции до склада.

      Зона  вспомогательного и обслуживающего назначения. Данная зона включает в себя котельную, расположение которой с подветренной стороны, гарантирует непопадание сажи на производственные здания. Так же в зону вспомогательного назначения входит сооружение водозабора, канализация, гараж и пригаражная территория.

      Зона инженерно-технического обеспечения. Данная зона включает в себя столярную и слесарную мастерские, причем расположение данных помещений недопустимо рядом с производственны зданием и рядом друг с другом.  

 Складские  зоны располагаются в доступном  месте, удобном как для разгрузки сырья, так и загрузки готовой продукции. Расстояние между производственными корпусами и складом должно быть минимально, для снижения себестоимости транспортировки продукции и сырья между складом и производством.

      К специальным зонам можно отнести территорий предполагаемой застройки, данный участок не имеет коммуникаций и имеет свободный подъезд.

       Также имеется зона отдыха оборудованная  площадками под волейбол, баскетбол, минифутбол, а в зиме время заливается каток.

      4. Архитектурно-строительная часть. 

       4.1. Сопротивление термическое,  мС^°/Вт:

                             (4.1)

где n=1 отношение;

t_в- температура внутри помещений, С^°;

t_н- температура наиболее холодной пятидневки в году, С^°;

Δt_т=6- температурный коэффициент перепада внутренней поверхности стены, С^°;

α_в=5…10- коэффициент теплопередачи внутренней поверхности стены, Вт/м²К.

     Полученное  сопротивление увеличиваем на 10-15% и сопоставляем с требуемым R₀=0,92 мС^°/Вт. 

     4.2. Тепловой расчет наружных стен 

     В типовом проекте предложены стены из керамзитобетонных панелей по серии 1.432-5 вып.1,2. типоразмеров – 2. Необходимо определить толщину стен и толщину отдельных слоев.

     Рисунок 1 – Стена 
 
 
 
 
 
 
 

     S₁ – глазурированная плитка (облицовка), λ₁ = 0,9…1,1, S₁ = 0,02 м;

     S₂ – внутренний штукатурный слой, λ₂ = 0,7…0,8, S₂ = 0,03 м;

     S₃ – керамзитобетон, λ₃ = 0,64;

     S₄ – наружный штукатурный слой, λ₄ =1,2…1,3, S₄ = 0,02…0,03 м.

     Общую толщину стены вычисляем по формуле:

     R^ТР₀ увеличиваем на 15 – 20 %. 

     R₀ = R^ТР₀ + 0,2*R^ТР₀ = 0,92 + 0,18 = 1,1 [м*ºС/Вт],

     Тогда:

     R₀ = 1 / λ_В + S₁ / λ₁ + S₂ / λ₂ + S₃ / λ₃ + S₄ / λ₄ + 1 / λ_Н =1,1 [м*ºС/Вт],

     Откуда получим:

     S₃ = (R₀ – (1 / λ_В + S₁ / λ₁ + S₂ / λ₂ + S₄ / λ₄ + 1 / λ_Н))* λ₃;

     S₃ = (1,1– (1 / 5+ 0,02 / 0,9 + 0,03 / 0,7 + 0,02 / 1,2 + 1 / 20))* 0,64 = (1,1– (0,2 + 0,022 + 0,043 + 0,016 + 0,05))*0,64 = 0,36 м;

     Тогда:

     S_общ = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ = 0,02 + 0,03 + 0,36 + 0,02 = 0,43 м.

     Принимаем толщину ближайшее большее стандартное  значение:

     S_общ = 0,5 м,

     4.3. Тепловой расчет потолочного перекрытия

     Рисунок 2 – Потолочное перекрытие

     S₁ – гидроизоляция, λ₁ = 0,5…0,6, S₁ = 0,01 м;

     S₂ – цементно-песчаная стяжка, λ₂ = 1,3…1,5, S₂ = 0,04 м;

     S₃ – теплоизоляция (утеплитель гравийный керамзитобетонный),

     λ₃ = 0,128, S₃ = 0,1 м;

     S₄ – пароизоляция, λ₄ = 0,5…0,6, S₄ = 0,01 м;

     S₅ – железобетон, λ₅ = 1,8…2,2, S₅ = 0,04…0,08 м;

     Общую толщину потолочных перекрытий вычисляем  по формуле:

     S_общ = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ = 0,01 + 0,04 + 0,1 + 0,01 + 0,06 = 0,22 м.

     Определяем  требуемое термическое сопротивление  по формуле (5):

     R^ТР₀ = n (t_B - t_H) / λ_В Δtⁿ = 0,9*(37 + 18) / 7,5*5 = 1,32 [м*ºС/Вт].

     Определяем  термическое сопротивление по формуле (4):

     R₀ = 1 / λ_В + S₁ / λ₁ + S₂ / λ₂ + S₃ / λ₃ + … + S_n / λ_n + 1 / λ_Н = 1/7,5 + 0,01/0,5 + 0,04/1,5 + 0,1/0,128 + 0,01/0,5 + 0,04/2 + 1/20 = 0,13 + 0,02 + 0,026 + 0,78 + 0,02 + 0,02 + 0,05 = 1,046 [м*ºС/Вт]. 

     4.4. Тепловой расчет пола

     Рисунок 3 – Пол

     S₁ – гидроизоляция, λ₁ = 0,05, S₁ = 0,01 м;

     S₂ – цементно-песчаная стяжка, λ₂ = 1,3…1,5, S₂ = 0,05 м;

     S₃ – теплоизоляция, λ₃ = 0,01;

     S₄ – железобетон, λ₄ = 1,8…2,2, S₄ = 0,04…0,06 м.Общую толщину пола вычисляем по формуле:

   S₃ = S_общ – (S₁ + S₂ + S₄);

     Определяем требуемое термическое сопротивление по формуле (5):

     R^ТР₀ = n (t_B - t_H) / λ_В Δtⁿ = 0,75*(37 + 18) / 5*7,5 = 1,1 [м*ºС/Вт].

     Определяем  термическое сопротивление по формуле (4):

     R₀ = 1 / λ_В + S₁ / λ₁ + S₂ / λ₂ + S₃ / λ₃ + S₄ / λ₄ + 1 / λ_Н = R^ТР₀ + 0,15* R^ТР₀ = 1,1 + 1,1*0,2 = 1,32 [м*ºС/Вт].

     Откуда получим:

     S₃ = (R₀ – (1 / λ_В + S₁ / λ₁ + S₂ / λ₂ + S₄ / λ₄ + 1 / λ_Н))* λ₃ = (1,32 – (1/7,5 + 0,01/0,05 + 0,05/1,5 + 0,05/2+ 1/20))*0,01 = (1,32 -(0,13+0,2+0,03+0,025+0,05))*0,01=0,008 м 

        5. Определение освещенности 

     Освещение и микроклимат в помещении  и на рабочем месте оказывает  большое влияние на качество и  производительность труда. Недостаточное  и неправильное освещение рабочих  мест часто служит причиной несчастных случаев и заболевания зрительных органов.

     Поскольку освещенность, создаваемая естественным светом является непостоянной, и зависит от времени года погодных условий, прозрачности воздуха и ряда прочих неуправляемых факторов, то нормировать ее в абсолютных единицах (люксах) не представляется возможным.

     За расчетную точку минимально допустимой освещенности принимается точка, отстоящая от стены (глухой или внутренней) на расстоянии 1 метр и  

     лежащая на уровне рабочей поверхности.

     За  уровень рабочей поверхности  принимается плоскость, на которой  происходит рабочий или технологический процесс.

     Для определения площади светового  проёма используем следующую формулу:

где: S₀ – площадь оконных проемов при боковом освещении в м²;

S_П – площадь пола помещения в м²;

eⁿ – нормальное значение коэффициента естественной освещенности =1;

K₃ – коэффициент запаса, K₃ = 1,1 … 2,5;

r₁ – коэффициент, учитывающий повышение освещенности, за счет отраженного света от подстилающих поверхностей;

K_зд – коэффициент, учитывающий возможное затемнение одного здания другим, если Р/Н = 0,5, то K_зд = 1,7, если Р/Н = 1 то K_зд = 1,4, если Р/Н более 3, то K_зд = 1;

τ₀ – общий коэффициент светопропускания окон, определяется по формуле:

где: τ₁ – коэффициент потери света в материале светового проема,

τ₂ – коэффициент, учитывающий потери света в перемычках проема,

τ₃ - коэффициент, учитывающий потери света в строительных конструкциях.

     Для расчета световых проемов выбираем помещение цеха, указанное на плане  цеха под № 23 (машинное отделение холодильной установки), размерами: длина L = 18 м, ширина B = 12 м, высота H = 4,2 м.

     Вычисляем высоту от уровня рабочей поверхности  до верха оконного проема (h') по формуле:

     h' = Н – 0,3 – 0,8 = 4,2 – 0,3 - 0,8 = 3,1 м.

     Площадь помещения:

      S_П = L*B = 18 * 12 = 216 м²Выбор коэффициентов:

eⁿ = 1, для помещений в которых находятся люди;

площадь пола S_П = 216 м²;

K₃ = 1,2;

η₀ = 14;

r₁ = 3,8;

τ₁ = 0,75 (применяем двойное остекление с раздельными стеклопроемами, применяем обычное листовое стекло);

τ₂ = 0,6 (двойные раздельные переплеты);

τ₃ = 0,8 (для железобетонных конструкций).

      K_зд = 1.

      Определяем  отношение глубины помещения  В к h':

      В / h^` = 12 / 3,1 = 3,4;

      L / B = 18 / 12= 1,5.

   Рассчитываем  общий коэффициент светопропускания окон по формуле (10):

      τ ₀ = τ₁* τ₂* τ₃ = 0,75* 0,6 * 0,8 = 0,384

      Зная  общий коэффициент светопропускания вычислим общую площадь  

      оконных проемов по формуле (9):

      S₀ = (S_П/100)*(eⁿ * K₃ * η₀ / τ₀ * r₁)*K_зд = (216/100)*(1*1,2*14/0,384*3,8)*1 = 2,16 * 16,8/1,46 = 24,8 м².

      24,8:4(окна)=6,2

      Приблизительно  принимаем окна 2,4х2,4 
 

     Рисунок 5 – Окно  

      Вычисляем общую площадь окон: S_Общ. = S_Ок.*4_. = 6,2 *4 = 24,8 м².6. Расчет фундаментов

      Фундаменты  могут быть ленточные и столбчатые.

      Основной характеристикой, для расчета фундамента является грузовая площадь S.

      S вычисляется как половина площади пролета с одной стороны.

      Рассчитываем  грузовую площадь для конкретной колонны:

      S = L * l = 18 * 6 = 108 м²; 

      Таблица 2 – Таблица сбора нагрузок, действующих на фундамент 

      Нагрузка  на всю грузовую площадь вычисляется  по формуле:

где Р - нагрузка на всю грузовую площадь, кг;

Р_Общ. - Общая нагрузка на 1 м² , кг.

      Р = Р_Общ. * S = 1081 * 108 = 116748 кг.

      Нагрузка  от строительных конструкций:

      Масса балки m_б = 6000 кг;

      Коэффициент перегрузки К_пер. = 1,1;

      Давление  балки Р_бал. = m_б * К_пер. = 6000 * 1,1 = 6600 кг.

      Сечение колонны зависит от высоты здания, т. к. высота Н = 4,2 + 2 = 6,2м, то сечение колонны будет равно: 0,3 × 0,3 м. Объем колонны V = 0,3 * 0,3 * 6,2 = 0,56 м³.

      Вычисляем массу колонны:

      Р_кол = V * ρ_бет = 0,56 * 2500 = 1395 кг.

      На  подошву фундамениа действует так  же масса грунта.

      Средневзвешенный  объем грунта составляет 32 м³ с плотностью ρ_гр = 2000 кг/м³.

      Общая нагрузка грунта:

      Р_гр = 2000 * 56 = 112000 кг.Общая нагрузка на фундамент:

      Р_О = Р + Р_бал. + Р_кол. + Р_грунт = 116748 + 6600 + 1395 + 112000 = 236743 кг.

      Допускаемая нагрузка под подошвой фундамента: 20 т/м².

      F = 236743 / 20000 = 11,83 м².

      Принимаем размер фундамента из таблицы  4,2*3=13,5м² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Заключение. 

       По  заданию был произведен теплотехнический, световой расчеты и расчет фундаментов  здания. На их основании была принята  толщина стен и толщина слоя утеплителя на кровлю, и пол. А также приняты размеры фундамента и оконных проемов.

       По  дополнительному заданию на проект  спроектирована электроподстанция.

       Остальные параметры здания и инженерных сооружений приняты по типовому проекту. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Библиографический  список. 
 
 
 

1. Кутухтин  Е. Г. Конструкции промышленных и  сельскохозяйственных производственных зданий и сооружений. М – 1982 г.
2. Курс лекций и практических занятий по проектированию предприятий переработки с/х продукции. НГАУ – 2006 г.