ВВЕДЕНИЕ Темой дипломного проекта является строительство ... ству чешуйчатой серы, расположенного в городе Кульсары.

ВВЕДЕНИЕ
Темой дипломного проекта является строительство завода по производству чешуйчатой серы, расположенного в городе Кульсары.
Казахстан среди стран СНГ по данным Агентства РК по статистике, является вторым после России производителем нефти, а среди 90 стран мирового
сообщества входит в первую тридцатку. Сера является побочным продуктом
при добыче нефти. Перерабатывая и отправляя на мировой рынок серу, завод
одновременно решает и важную для всего региона проблему — сокращает запасы тенгизской серы, накопленной в 90-е годы и вызывавшей серьезную обеспокоенность всех жителей области. За время работы завода запасы сократились
с девяти до полутора миллионов тонн, сера, которую получат при добыче новой
нефти, будет отправлена на переработку, а затем на экспорт.
Целью дипломного проекта является отражение знаний, полученных в
процессе обучения, а именно навыки ручного и компьютерного расчета строительных конструкций, умение рационально и эффективно организовать технологию процесса строительства, а также знания в области безопасного производства работ. Содержание и качество выполненного задания должны отражать
подготовленность студента к самостоятельной производственной деятельности
продемонстрировать его способность творчески использовать приобретенные
теоретические знания и практические навыки и умения. При выполнении задания были проанализированы собранные на практике материалы, на основании
которых будут произведены необходимые расчеты и разработаны меры, обеспечивающие безопасные, здоровые условия труда, устойчивость объектов при
ЧС и снижение негативного воздействия проектируемого объекта на окружающую среду.
1
1
Архитектурно-строительный раздел
1.1
Характеристика района строительства
Завод расположен в городе Кульсары, Атырауской области. Географическая широта: 46°59′00″ с. ш. 54°01′00″ в. д.
Природно-климатические характеристики площадки строительства [1]:
Климатический район строительства – Iв [1];
Расчетная зимняя температура наружного воздуха:
Средняя температура наиболее холодной пятидневки – минус 25℃;
Средняя температура наиболее холодных суток – минус 28℃;
Средняя месячная и годовая температура воздуха, ℃:
°С
-9,6 -8,8 -1,8 9,4
17,9 23,3 25,6 23,7 16,7
Год
XII
XI
X
VIV
VIII
VII
VI
V
IV
III
II
I
Мес.
Таблица 1.1 - Средняя месячная и годовая температура воздуха в
г.Кульсары
8,3 -0,1 -5,7 8,9
Направление и скорость ветра взяты из [1] и приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Повторяемость ветра по направлениям в %, январь/июль
С
8/16
СВ
11/10
В
19/6
ЮВ
23/5
Ю
7/6
ЮЗ
8/18
З
13/20
СЗ
11/19
По данным таблицы 1.2 построена роза ветров, изображение которой
приводится на рисунке 1.1.
С
СЗ19
11
З20 13
8
ЮЗ18
25
20 16
15
8
10
5
0
76
СВ
11
10
19В
6
5
Январь
Июль
ЮВ
23
Ю
Рисунок 1.1 - Роза ветров
Данные состояния ветра:
2
―
максимальная зарегистрированная скорость ветра: 35 м/с;
―
заложенная скорость ветра: 40 м/с;
―
преобладающее направление ветра летом: юго-западное;
―
преобладающее направление ветра зимой: юго-восточное;
―
максимальная средняя скорость ветра: 6,5 м/с;
―
минимальная средняя скорость ветра: 3,9 м/с.
Атмосферные осадки:
―
максимальные годовые осадки в виде дождя: 200 мм;
―
среднегодовые осадки в виде дождя: 160 мм;
―
высота снежного покрова: от 50 до 200 мм;
―
снеговая нагрузка: 0,5 кН/м2.
Данные о состоянии почвы: грунтовые воды на период изысканий (октябрь) вскрыты на глубине 2,0-2,1 м от дневной поверхности. Минимальный
уровень устанавливается в декабре-феврале месяцах, минимальный в мае-июле.
Амплитуда колебания уровня грунтовых вод достигает 0,7 м. По минерализации грунтовые воды относятся к рассолам (сухой остаток 135,7 гл). По химическому составу воды хлоридно-сульфатно-натриевые.
Грозовые разряды:
―
количество вспышек молнии на км2: 2;
―
количество часов с грозовыми разрядами: менее 10;
―
количество дней с грозовыми разрядами: от 5 до 10 дней в год.
Данные о температуре воздуха [1]:
―
наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,92 – минус 30 ℃;
―
наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,98 – минус 33 ℃;
―
наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,98 – минус 28
℃.
Продолжительность отопительного периода 𝑧ℎ𝑡 -177 сут.
𝑎𝑣
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период 𝑡𝑒𝑥𝑡
,℃
- минус 3,5 ℃.
Расчетная температура наружного воздуха в холодный период года
𝑡𝑒𝑥𝑡 , ℃ - минус 26 ℃.
1.2
Объемно-планировочные решения
Завод по производству чешуйчатой серы состоит из трех цехов с различными высотами, этажностью и размерами в плане, выполнен из металлических
конструкций.
Погрузочный цех с размерами плана в осях 24х30м, со скатной кровлей и
наружным водоотводом, с отметкой +6.900 до низа конструкций покрытия.
Цех упаковки с размерами плана в осях 9х18м и вспомогательные помещения (щитовая, склад вспомогательных материалов, бытовые помещения с
3
размерами в плане 6х9м), со скатной кровлей и внутренним водостоком, с отметкой +6.900 до низа конструкций покрытия.
Цех переработки серы с размерами плана в осях 8х19м с площадкой на
отметке +3.770 с наружным водостоком и с отметкой +9.400 до низа конструкций покрытия.
Стеновое ограждение из трехслойных металлических панелей типа
«сэндвич» толщиной 100 мм, с утеплителем URSA-80мм. Цоколь – из полнотелого глиняного кирпича марки КР75/1650/25 толщиной 510 мм.
Остекление – ленточное.
Полы безыскровые, с заполнителем для бетона из щебня (приготовлен из
известняка прочностью не менее 600 кг/м2). Основание пола – сульфатостойкий
бетон B22,5.
Вокруг здания – асфальтовая отмостка толщиной 60 мм по щебеночному
основанию толщиной 100 мм с пропиткой битумом до полного насыщения.
Ширина отмостки – 1500 мм.
За условную отметку 0.000 принят уровень низа подошвы ж/д рельса, что
соотвествует абсолютной отметке – 24.270 на генплане.
Все помещения, находящиеся в составе завода, приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Экспликация помещений производственного корпуса
Наименование
Погрузочный цех
Цех упаковки
Цех переработки
Электрощитовая
Кладовая вспомогательных материалов
Комната мастера
1.3
Площадь, м2
720
216,0
72
4,34
10,1
6,8
Архитектурно-конструктивные решения здания
В данном дипломном проекте разрабатывается погрузочный цех, план которого приведен ниже. В здании работают вилочные погрузчики DAEWOO30S,
погрузка полетная, ведется с двух сторон здания.
Характеристика здания:
Степень огнестойкости здания – IIIа [2];
Категория здания по взрывопожароопасности – Б [3];
Здание отапливаемое.
Размеры цеха в плане – 24х30м.
Конструктивная система здания – каркасная. Материал каркаса – сталь.
Основными несущими конструкциями являются прогоны, балки и колонны.
Шаг поперечных рам – 6м. Шаг колонн средних рам – 12 м, шаг колонн торце4
вых рам – 6м. Соединение ригелей и колонн – жесткое, соединение колонн с
базой – жесткое.
1.4
Решения генерального плана
Рельеф местности спокойный, с равномерным понижением местности с
юга на север, общий перепад высот не превышает 1,5 метра. Размеры площадки
строительства: 150х85м. Площадь застройки производственного корпуса –
1226.3 м2. С юга к территории примыкают подъездные дороги с твердым асфальтобетонным покрытием, шириной проезжей части 3,5 метров.
В состав зданий и сооружений завода по производству чешуйчатой серы
входят:
―
Производственный корпус;
―
Котельная;
―
Административно-бытовой корпус;
―
Хранилище жидкой серы;
―
Трансформаторная подстанция;
―
Сливная эстакада;
―
Канализационная насосная станция;
―
Контрольно-пропускной пункт;
Участок благоустроен зелеными насаждениями (газоны, цветники и кустарники), малыми архитектурными формами (скамьями) и переносными изделиями, тротуарами и площадками для сбора при ЧС и инструктажа.
1.5
Инженерно-технические коммуникации
На территории завода по производству чешуйчатой серы проведены следующие инженерные коммуникации:
―
водоснабжение;
―
канализация;
―
газоснабжение;
―
сети связи;
―
электроснабжение;
―
контур заземления.
1.6
Теплотехнический расчет ограждающей конструкции
5
Теплотехнический расчет ограждающей конструкции выполнен в соответствии с [4].
Выпишем данные для теплотехнического расчета.
text — расчетная зимняя температура наружного воздуха, ºС, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [1]:
text=-26ºС.
tint — расчетная температура внутреннего воздуха, ºС, принимаемая согласно [5] и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений:
tint=16ºС.
zht. — продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8ºС по [1]:
zht=177 сут.
text av средняя температура, ºС, периода со средней суточной температурой
воздуха ниже или равной 8ºС по [1]:
text av=-3,7ºС.
Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха φint= 60%.
Влажностный режим помещений здания – нормальный.
Температура точки росы воздуха внутри здания для холодного периода
года td=8,20С
n — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной
поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху
по таблице 5 [4].
n = 1.
Δtн — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по таблице 6 [4]:
Δtн=16-8,20=7,8 ºС, но не более 7 ºС, поэтому принимаем Δtн=7°С.
αв — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих
конструкций, принимаемый по таблице 7 [4]:
αв = 8,7 Вт/(м2∙ºС)
αн — коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Вт/(м∙ºС), принимаемый по таблице 8 [4]:
αн=23 Вт/(м2 ∙ ºС)
Схема наружной стены представлена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Расчетная схема наружной стены
6
Состав слоев наружной стены и их теплотехнические характеристики
представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 - Таблица слоев наружной стены
Номер слоя
1
2
Наименование слоя
Стальной лист
Пенополиуретан
S, Вт/(м2∙0С)
125,6
0,73
δ, мм
0,8
100
λ, Вт/(м∙0С)
58
0,064
Примечание: данные взяты из приложения 3* [4].
Градусо–сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по
формуле:
ГСОП = (𝑡𝑖𝑛𝑡 − 𝑡𝑒𝑥𝑡 𝑎𝑣 ) ∗ 𝑧ℎ𝑡
(1.1)
ГСОП=(16+3,5)х177=3451,5 сут∙0С
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за
исключением светопрозрачных), отвечающих санитарно–гигиеническим и
комфортным условиям, определяют по формуле:
тр
𝑅0 =
тр
𝑛(𝑡𝑖𝑛𝑡 −𝑡𝑒𝑥𝑡 )
𝑅0 =
(1.2)
∆𝑡 н 𝛼в
16 + 26
= 0,69
7 ∙ 8,7
Тепловую инерцию D ограждающей конструкции следует определять по
формуле:
𝐷 = 𝑅1 × 𝑠1 + 𝑅2 × 𝑠2 + ⋯ + 𝑅𝑛 × 𝑠𝑛 ,
(1.3)
где R1, R2, ..., Rn — термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2∙°С/Вт, определяемые по формуле:
𝛿
𝑅= ,
𝜆
(1.4)
где δ — толщина слоя, м;
λ — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м ∙
ºС), (смотри таблицу слоев стены),
s1, s2, ..., sn — расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м2∙°С), (смотри таблицу слоев стены).
7
𝑅1 =
0,8
м∙℃
= 0,01 ∙ 10−3
58 ∙ 1000
Вт
𝑅2 =
𝑅3 =
100
м∙℃
= 1,56
0,064 ∙ 1000
Вт
0,8
м∙℃
= 0,01 ∙ 10−3
58 ∙ 1000
Вт
𝐷 = 0,01 ∙ 10−3 ∙ 123,5 + 1,56 ∙ 0,73 + 0,01 ∙ 10−3 ∙ 123,5 = 1,14
℃
Вт
Сопротивление теплопередаче Ro, м2∙ºС/Вт, ограждающей конструкции
следует определять по формуле:
𝑅0 =
1
𝛼в
+ 𝑅к +
1
𝛼н
,
(1.5)
где Rк — термическое сопротивление ограждающей конструкции,
м ∙ºС/Вт, определяемое по формуле:
2
Rк=R1+R2+...+Rn+Rв.п.,
(1.6)
где R1, R2, ..., Rn — термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2∙ºС/Вт.
𝑅к = 0,01 ∙ 10−3 ∙ 2 + 1,56 = 1,56
𝑅0 =
м∙℃
Вт
1
𝟏
+ 𝟏, 𝟓𝟔 +
= 𝟏, 𝟕𝟐
8,7
𝟐𝟑
тр
𝑅0 ≥ 𝑅0
1,72 > 1,69
Условие выполняется, следовательно, выбранный вид стен соответствует
данным климатическим условиям.
8
2
Расчетно-конструктивный раздел
Конструктивная система здания – каркасная, т.е. несущими конструкциями являются элементы каркаса – стойки и ригели. Шаг рам в поперечном
направлении – 6м, шаг колонн – 12м. Шаг прогонов – 3м. Кровля скатная с
уклоном 10%. Соединение ригеля с колонной – жесткое, колонны с базой –
жесткое. Отметка низа несущих конструкций – 6.900м, отметка верха несущих
конструкций – 8.100 м.
2.1
Компоновка конструктивной схемы здания
Пролеты в производственных зданиях могут быть размерами 12 – 36м и
более. Наибольшее распространение получили пролеты кратные 6м, несколько
реже применяют пролеты кратные 3м.
Шаг колонн поперечных рам в типовых решениях принимают равным 6 и
12м. При проектировании здания необходимо стремиться к увеличению размеров пролетов и шага колонн, чтобы учесть возможную модернизацию производства, однако эти параметры существенно влияют на стоимость проектируемого объекта.
Привязку колонн к продольным разбивочным осям в зданиях без мостовых кранов следует принимать нулевой.
Полезную высоту здания от уровня пола до низа несущих конструкций
покрытия принимают в соответствии с технологическим заданием.
Пролет здания – 24 м. Шаг колонн – 12 м. Шаг поперечных рам – 6м.
Привязка колонны к оси нулевая. Высота от пола до низа несущих конструкций
– 6,9, уклон 10%.
2.2
Расчет прогона
Подобрать сечение прогона под кровлю из металлического профилированного настила, утепленного минераловатным утеплителем. Шаг прогонов – 3
м. Уклон кровли – 10%. Материал прогонов – сталь С235. Снеговой район по
кН
таблице 4 [6] – I, 𝑠0 = 0,5 2 . Ветровой район по таблице 5 [6] – III, 𝑤0 =
0,38
кН
м2
м
.
2.2.1 Определение нагрузок и расчетных усилий
9
Расчетную погонную нагрузку определяют умножением нормативной
нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке  :
g =g n ∙ 
(2.1)
Результаты определения постоянной нагрузки сведены в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Постоянная нагрузка
Состав нагрузки
Стальной профилированный лист
Утеплитель URSA
Пароизоляция (слой полиэтилена)
Стальной профилированный лист
Нормативная 𝑔𝑛 , кПа
𝛾𝑓
Расчетная 𝑔, кПа
0,15
1,05
0,16
0,03
1,2
0,036
0,04
1,2
0,048
0,15
1,05
0,16
Постоянная нормативная нагрузка на квадратный метр горизонтальной
проекции кровли
Нагрузка от собственного веса кровли – 0,4 кН/м2 , расход стали на прогоны - 0,1 кН/м2.
1,2
= 0,1 = 10% = 4,5°;
12
sin 4,5° = 0,09; cos 4,5° = 0,997 ;
𝑞𝑛 =
0,4
кН
+ 0,1 = 0,5 2 .
𝑐𝑜𝑠 4,5°
м
Расчетная нагрузка на 1 м2:
𝑔 = ∑ 𝑔𝑖 𝛾𝑓𝑖 =
0,∙1,2
cos 4,5°
+ 0,1 ∙ 1,05 = 0,59
кН
м2
(2.2)
Нормативная снеговая нагрузка:
𝑠𝑛 = 𝑠0 ∙ 𝜇 = 0,5 ∙ 1 = 0,5
кН
(2.3)
м2
Расчетная снеговая нагрузка:
𝑠 = 𝑠0 ∙ 𝜇 ∙ 𝛾𝑓𝑠 = 0,5 ∙ 1 ∙ 1,6 = 0,8
10
кН
м2
,
(2.4)