Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Основные характеристики изделия

1.1 Технические требования

1.2 Транспортирование и хранение

2. Требования к конструкционным материалам

2.1 Бетонная смесь

2.1.1 Вяжущие вещества

2.1.2 Крупный заполнитель

2.1.3 Мелкий заполнитель

2.1.4 Вода

2.1.5 Добавка

2.2 Арматура

3. Подбор состава бетона

3.1 Исходные данные

3.2 Подбор состава бетона без учета добавки

3.3 Расчет состава бетона с учетом добавки

Введение

фехверк бетонный колонна арматура

Целью данного курсового проекта является проектирование бетоносмесительного цеха по производству колонн фахверка. Производительность цеха должна быть 19000 м³/год по заданию курсового проекта.

Фахверковые колонны служат для обеспечения жесткости конструкции и восприятия ветровой и прочей динамической нагрузки. Они устраиваются по торцам здания, в местах отсутствия несущих колонн. Для обеспечения жесткости фахверковых колонн вдоль которых устраиваются фахверковые фермы, на высоте верха подкрановых путей. Фахверковые фермы располагают горизонтально. В зависимости от конструктивного исполнения торцов здания фахверк делится на 2 группы:

1) Несущий фахверк, применяемый в зданиях без торцевых несущих рам, Стойки несущего фахверка воспринимают нагрузки от покрытия; собственного веса фахверка и торцевой стены и ветровой нагрузки, действующей вдоль или поперек здания.

2) Самонесущий фахверк, принимаемый в зданиях при наличии торцевых несущих рам. Стойки самонесущего фахверка воспринимают нагрузку от собственного веса конструкций и стен, а также от ветровой нагрузки, действующей вдоль здания.

Наиболее рациональным способом производства при заданной производительности будет являться агрегатно-поточный способ. Этот способ позволяет использовать различное технологическое оборудование, различные по размерам формы, изготовлять широкую номенклатуру изделий. Агрегатно-поточный способ для мелкосерийного производства является наиболее выгодным. При несложном технологическом оборудовании, небольших производственных площадях и затратах на строительство этот способ дает высокий съем продукции с 1 м² производственной площади цеха. Здесь сочетаются небольшие затраты труда со сравнительно низкими размерами удельных капитальных вложений. Этот способ позволяет разделить технологические операции по специализированным постам, создать условия для организации четкого пооперационного контроля качества изделий, обеспечивает высокий коэффициент использования оборудования и оборачиваемость форм. Годовая производительность агрегатно-поточной технологии определяется номенклатурой выпускаемой продукции, режимом формования изделий и продолжительностью работы формовочного поста.

1. Основные характеристики изделия

.Колонны cплошного прямоугольного поперечного сечения подразделяют на типы.

К - для каркасов зданий без мостовых опорных и подвесных кранов и зданий, оборудованных подвесными кранами, при стропильных конструкциях покрытий с прямолинейным нижним поясом;

КС - то же, при стропильных конструкциях покрытий с провисающим нижним поясом;

КК - для каркасов зданий, оборудованных мостовыми электрическими опорными кранами, при стропильных конструкциях покрытий с прямолинейным нижним поясом;

ККС - то же, при стропильных конструкциях покрытий с провисающим нижним поясом;

ККП - для каркасов зданий, оборудованных мостовыми электрическими опорными кранами, с проходами в уровне крановых путей, при стропильных конструкциях покрытий с прямолинейным нижним поясом;

КР - для каркасов зданий, оборудованных мостовыми ручными опорными кранами, при стропильных конструкциях покрытий с прямолинейным нижним поясом;

КФ - для фахверков стеновых ограждений зданий (фахверковые колонны).

Двухветвевые колонны подразделяют на типы:

КД - для каркасов зданий, оборудованных электрическими опорными и подвесными кранами и зданий без кранов;

КДП - для каркасов зданий, оборудованных мостовыми электрическими опорными кранами, с проходами в уровне крановых путей;

КДФ - для фахверков стеновых ограждений зданий (фахверковые колонны).

Форма и основные размеры колонн должны соответствовать указанным в приложении.

Показатели расхода бетона и стали на колонны должны соответствовать указанным в рабочих чертежах на эти колонны.

Колонны следует изготовлять со строповочными отверстиями для подъема и монтажа. Допускается вместо строповочных отверстий предусматривать монтажные петли, выполненные в соответствии с указаниями рабочих чертежей на эти колонны.

Колонны применяют с учетом их предела огнестойкости, указанного в рабочих чертежах на эти колонны.

Колонны обозначают марками в соответствии с требованиями ГОСТ 23009. Марка колонны состоит из буквенно-цифровых групп, разделенных дефисами.

В первой группе указывают обозначение типоразмера колонны. Буквы обозначают тип колонны. Цифры перед буквами обозначают порядковый номер типоразмера колонны для данной высоты здания, после букв - высоту здания, а для фахверковых колони и основных колонн, устанавливаемых в фундаменты, верх которых заглублен на 500 мм и ниже, - длину колонны в дециметрах.

Во второй группе указывают порядковый номер колонн по несущей способности, класс напрягаемой арматуры (для предварительно напряженных колонн).

В третью группу, при необходимости, включают дополнительные характеристики, отражающие особые условия применения колонн и их стойкость к воздействию агрессивной газообразной среды, сейсмическим и другим воздействиям, а также обозначения конструктивных особенностей колонн (наличие дополнительных закладных изделий и др.).

Колонны (КФ) Серия 1.427.1-3

Предназначены для одноэтажных производственных зданий высотой 3,0-14,4м.

Условные обозначения:

1КФ 37-1;

1-типоразмер колонны;

КФ-колонна фахверка;

37-длина колонны(дм);

1-порядковый номер колонны по несущей способности.

В соответствии с заданием необходимо спроектировать БСЦ для производства колонн фахверка. Эскиз изделия на рис. 1. Выберем марку колонн по ГОСТ 1КФ 37-1. Размеры изделия: l=3700мм, b=300мм, h=300мм. Марка бетона - 350. Расход бетона на изделие - 0,34 м³, стали - 38кг. В колоннах предусмотрены закладные детали следующего назначения: лист М-8 в верхнем торце колонн для крепления их верхнего конца, уголки М-31 для крепления колонны к фундаменту.

Рисунок 1. - Эскиз изделия

1.1 Технические требования

Колонны следует изготовлять в соответствии с требованиями ГОСТ 25628-90 и технологической документации, утвержденной в установленном порядке, по типовой проектной документации.

Колонны фахверка должны удовлетворять требованиям ГОСТ 13015.0:

· по прочности, жесткости и трещиностойкости; при этом требования по испытанию колонн нагружением не предъявляют

· по морозостойкости бетона, а для колонн, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивной газообразной среды, - также по водонепроницаемости бетона;

· по толщине защитного слоя бетона до арматуры ;

· к маркам сталей для арматурных и закладных изделий, в т.ч. для монтажных петель;

· по защите от коррозии.

Колонны следует изготовлять из тяжелого бетона по ГОСТ 26633 классов или марок по прочности на сжатие, указанных в рабочих чертежах на эти колонны.

Нормируемая отпускная прочность бетона колонн с напрягаемой арматурой должна быть равна нормируемой передаточной прочности бетона, а колонн с ненапрягаемой арматурой - 70 % класса или марки бетона по прочности на сжатие.

При поставке колонн в холодный период года нормируемая отпускная прочность бетона колонн может быть повышена до 90 % класса или марки бетона по прочности на сжатие согласно указаниям рабочих чертежей на эти колонны.

Для армирования колонн следует применять арматурную сталь следующих видов и классов:

в качестве напрягаемой арматуры

- термомеханически упрочненную стержневую класса Ат-IVС по ГОСТ 10884,

- горячекатаную стержневую классов A-V, A-IV по ГОСТ 5781

- стержневую класса А-IIIв, изготовляемую из арматурной стали класса А-III по ГОСТ 5781 путем упрочнения вытяжкой с контролем удлинений и напряжений;

в качестве ненапрягаемой арматуры

- термомеханически упрочненную стержневую классов Ат-IVС и Ат-IIIС по ГОСТ 10884,

-стержневую горячекатаную периодического профиля класса А-III

-гладкую класса А-I по ГОСТ 5781,

- арматурную проволоку обыкновенную периодического профиля класса Вр I по ГОСТ 6727,

-повышенной прочности класса Врп-I по ТУ 14-4-1322.

Значения действительных отклонений геометрических параметров колонн не должны превышать предельных, указанных в табл. 1.2.

Таблица 1. мм

Наименование отклонения геометрического параметра	Наименование геометрического параметра	Пред. откл.
Отклонение от линейного размера	Длина колонны и размер от торца колонны до опорной плоскости консоли:
	до 4000 включ.	? 12
	св. 4000 » 8000 »	? 15
	» 8000 » 16000 »	? 20
	» 16000	? 25
	Размер поперечного сечения колонны или ветви двухветвевой колонны:
	до 250 включ.	? 4
	св. 250 » 500 »	? 5
	» 500	? 6
	Общая высота поперечного сечения нижней части двухветвевой колонны:
	до 1600 включ.	? 8
	св. 1600	? 10
	Размер, определяющий положение:
	строповочного отверстия или монтажной петли	15
	закладного изделия на плоскости колонны для элемента закладного изделия длиной:
	до 100 мм включ.	5
	св. 100 мм	10
	Несовпадение плоскостей колонны и элемента закладного изделия	3
Отклонение от прямолинейности профиля боковых граней на всей длине колонны длиной:	-
до 4000 включ.		8
св. 4000 », 8000 »		10
» 8000 » 16000 »		12
» 16000		15
Отклонение от перпендикулярности торцевой и боковых граней колонны при размере ее поперечного сечения:
до 250 включ.		4
св. 250 » 500 »		5
» 500		6

В бетоне колонн, поставляемых потребителю, трещины не допускаются, за исключением усадочных и других поверхностных технологических трещин, ширина которых не должна превышать 0,25 мм.

1.2 Транспортирование и хранение

Транспортирование и хранение колонн - по ГОСТ 13015.4 и настоящему стандарту.

Колонны следует транспортировать и хранить в горизонтальном положении в штабелях с опиранием на подкладки и прокладки в соответствии со схемами, приведенными в рабочих чертежах на колонны.

Высота штабеля колонн при их хранении не должна превышать ширину штабеля более чем в два раза и не должна быть более 2500 мм.

Все подкладки и прокладки должны иметь одинаковую толщину не менее 40 мм, ширину - не менее 150 мм, длину - на 100 мм больше ширины боковой грани колонны.

Подъем колонн следует осуществлять с применением специальных траверс с захватом за строповочные отверстия или монтажные петли.

2. Требования к конструкционным материалам

2.1 Бетонная смесь

-Колонны изготавливаются из тяжёлого бетона класса В22,5; В25; В30; В35; В40; удовлетворяющего требованиям ГОСТ 26633-91.

- Марка бетона по прочности на сжатие должна быть М350, соответственно класс бетона должен быть В 25.

- Удобоукладываемость принимается в диапазоне от 1 до 4 см в соответствии со СНиПом 3.09.01-85. [4]

- Средняя плотность в диапозоне от 2200 до 2600 кг/м.

- Морозостойкость должна соответствовать марке не ниже F75.

- Содержание вовлеченного воздуха 5-7%.

Приготовление бетонной смеси должно производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 7473-94.

В задании предложено взять бетонную смесь В25П1F75, данная смесь удовлетворяет требованиям по прочности на сжатие

2.1.1 Вяжущие вещества

Для приготовления бетона должны применяться портландцемент (ПЦ), шлакопортландцемент (ШПЦ) М32,5, 42,5, соответствующий требованиям ГОСТ 10178-85 1-й и 2-й группы эффективности при пропаривании.

В задании предложено взять цемент ЦЕМ II / А - Ш В32,5, R_цем = 41,7 мПа, который удовлетворяет требованиям, предъявляемым к вяжущим веществам.. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.

2.1.2 Крупный заполнитель

Прочность на сжатие крупного заполнителя должна не менее чем в два раза превышать прочность бетона. Так как бетон должен быть марки не меньше, чем М350, крупный заполнитель должен быть марки не ниже, чем Д800.

В качестве крупного заполнителя для бетона применяют щебень, щебень из гравия по ГОСТ 8267-93 фракции 5-20, 3-10. Щебень (материал в виде кусков с размерами 5--70 мм) получают путем дробления плотных горных пород, мартеновских или доменных шлаков, отходов керамической промышленности, кирпича. При дроблении горных пород обломки щебня получаются неправильной формы с шероховатой поверхностью. Щебни, имеющие зерна, приближающиеся по форме к кубу или тетраэдру, считаются лучшими для бетона. Крупный заполнитель должен иметь среднюю плотность от 2000 до 2800 кг/м³. Щебень вследствие шероховатой поверхности зерен лучше сцепляется с цементным камнем и позволяет при прочих равных условиях получить более прочные бетоны, чем с гравием.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не должно превышать для бетонов всех классов 1% по массе. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не должно превышать для бетонов класса В22,5 и выше - 2% по массе; класса В20 и ниже - 3% по массе.

Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном заполнителе не должно превышать 35% по массе.

Содержание зерен слабых пород в гравии и щебне из гравия не должно превышать 10% по массе для бетонов всех классов.

Морозостойкость крупного заполнителя должна быть не ниже нормированной марки бетона по морозостойкости.

В задании в качестве крупного заполнителя предложено взять гравий фр 5-20мм, данный заполнитель не пригоден для изготовления изделия, т.к. не удовлетворяет требованиям ГОСТ 26633-91 и технологической карте на изготовление колонн. В качестве крупного заполнителя примем щебень из осадочных пород марки Д800. Он соответствует требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю.

2.1.3 Мелкий заполнитель

Мелкие заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от 2000 до 2800 кг/м³.

Допустимое содержание пород и минералов, отнесенных к вредным примесям в заполнителях:

· аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и др.) - не более 50 ммоль/л;

· сера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирротин и др.) и сульфаты (гипс, ангидрит и др.) в пересчете на SO(3) - не более 1,5% по массе для крупного заполнителя и 1,0% по массе - для мелкого заполнителя;

· пирит в пересчете на SO(3) - не более 4% по массе;

· слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др., являющиеся породообразующими минералами) - не более 15% по объему для крупного заполнителя и 2% по массе - для мелкого заполнителя;

· магнетит, гидрооксиды железа (гетит и др.), апатит, нефелин, фосфорит, являющиеся породообразующими минералами, - каждый в отдельности не более 10%, а в сумме - не более 15% по объему;

· галоиды (галит, сильвин и др.), включающие водорастворимые хлориды, в пересчете на ион хлора - не более 0,1% по массе для крупного заполнителя и 0,15% по массе - для мелкого заполнителя;

· свободное волокно асбеста - не более 0,25% по массе;

· уголь - не более 1% по массе. [7]

Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать графику (см. рис.2). [6]

Рисунок 2 - График зернового состава мелкого заполнителя

В задании в качестве мелкого заполнителя предложено взять песок монтмориллонитовый с модулем крупности (М_к) 1,9.Он не удовлетворяет требованиям ГОСТ 26633-91. В состав песка входит глина монтмориллонитовая у которой есть свойство набухать. В качестве мелкого заполнителя примем песок природный. с модулем крупности (М_к) 1,9.отвечающим требованиям ГОСТ.

2.1.4 Вода

Содержание в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л.

Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел.

В воде, применяемой для затворения бетонных смесей и поливки бетона не должно быть окрашивающих примесей, если к бетону предъявляют требования технической эстетики.

Окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л.

Водородный показатель воды (pH) не должен быть менее 4 и более 12,5.

Вода не должна содержать также примесей в количествах, нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих прочность и морозостойкость бетона.

2.1.5 Добавка

Пластифицирующие добавки - добавки, увеличивающие подвижность бетонной смеси. В задании предложено взять добавку ПОЛИПЛАСТ - МБ, суперпластификатор на органоминеральной основе, повышающий прочность.

Добавка снижает водопотребность при затворении до 20% - 25%,

увеличивает прочность бетона в первые трое суток нормального твердения не мене 40 - 50%, а в возрасте 28 суток прирост составляет до 100%,

обеспечивает снижение водо- и раствороотделения смеси

повышает сохраняемость бетона во времени.

Введение суперпластификатора в состав бетонной смеси производится в сухом виде на заполнители, после чего вводится вода затворения.

Для производства тяжёлых бетонов рекомендуемый диапазон дозировок составляет 1,0 - 3,0 % от массы цемента

2.2 Арматура

Для армирования колонн фахверка следует применять арматурную сталь:

· стержневую горячекатаную арматурную сталь классов А-I, А-III по ГОСТ 5781-82 и А-IIIв, изготовляемую из арматурной стали класса А-III, упрочнением вытяжкой, с контролем величины напряжения и предельного удлинения;

· стержневую термомеханическую упрочненную арматурную сталь классов Ат-IIIС и Ат-IVС по ГОСТ 10884-81;

· проволоку класса Вр-I по ГОСТ 6727-80 и класса Врп-I по ТУ 14-4-1322-85.

3. Подбор состава бетона

3.1 Исходные данные

· Бетон B25 (R_б = 32,7 мПа).

· Подвижность бетонной смеси П1 (1…4 см)

· Цемент ЦЕМ II / А - Ш В32,5. R_ц = 41,7 МПа. Истинная плотность б/д 3,1 кг/л., с добавкой 3,15 кг/л., насыпная плотность 1,2 кг/л

· Крупный заполнитель - щебень. НКЗ = 20мм. Марка по прочности на сжатие - Д800. Истинная плотность 2,6 кг/л, насыпная плотность 1,48 кг/л.

· Мелкий заполнитель - песок речной. Мк =1,9. Истинная плотность 2,63 кг/л., насыпная плотность 1,4 кг/л.

· Добавка суперпластификатор ПОЛИПЛАСТ-МБ. Дозируется в количестве 1-3 % от массы вяжущего. Среднее снижение водопотребности 20 % .

3.2 Подбор состава бетона без учета добавки

Определяем Ц/В

R_б = А* R_ц ( Ц/В +- 0,5) (3.1)

где Ц/В цементоводное отношение

R_б - прочность бетона в возрасте 28 суток, Мпа

R_ц - активность цемента, Мпа

А - коэффициент, учитывающий качество материалов для бетона.

Ц/В = 32,7/0,6*41,7 + 0,5 = 32,7/25,02 +0,5 = 1,81

В/Ц = 1/1,81 = 0,55

По графику на рисунке 3.1. определяем необходимое количество воды. Принимаем осадку конуса раной 2,5 см, откуда следует, что водопотребность смеси составляет 173 л/м³.

Рисунок 3.1. - График водопотребности В пластичной бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности и щебня наибольшей крупности: 1-70 мм; 2-40 мм; 3-20 мм; 4-10 мм ОК -- осадка конуса.

Определяем расход цемента по формуле

Ц= В: В/Ц (3.2)

Ц = В : В/Ц = 173 / 0,55= 315 кг/м³. Проверим, удовлетворяет ли полученный результат требованиям СНиПа 82-02-95. Согласно СНиПу минимальный расход цемента ЦЕМ II / А - Ш В32,5 на бетонную марки В25 равен 360 кг/м³ [10] Полученное значение не удовлетворяет требованиям СНиПа.

Пересчитываем.

В/Ц = 173/360 = 0,481

Ц/В = 1/0,481 = 2,08

R_б = 0,6*41,7* (2,08-0,5) = 39,53 мПа

По правилам проектирования увеличение цемента д. б. не более 20%

39,53 / 32,7 = 1,21 -- 21 %

R_ц = 41,7/1,21 = 34,5 мПа

32,7 = 0,6*34,5 ( Ц/В+0,5)

Ц/В = 32,7 /0,6*34,5 + 0,5 = 32,7 /20,7 + 0,5 = 2,08

В/Ц = 1 / 2,08 = 0,48

Ц = 173/0,48 = 360 кг/м³.

Полученное значение удовлетворяет требованиям СНиПа.

Коэффициент раздвижки б находим по таблице 3.1. путем интерполяции. б=1,41

Таблица 3.1. Оптимальные значения коэффициента б для пластичных бетонных смесей

Расход цемента, кг/м3	Оптимальные значения коэффициента б при В/Ц
	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	250	-	-	1,26	1,32	1,38
	300	-	1,3	1,36	1,42	-
	350	1,32	1,38	1,44	-	-
	400	1,4	1,46	-	-	-
	500	1,5	1,56	-	-	-

Определяем расход щебня по формуле

Щ= 1000/(б*П_г / с_н + 1/ с_и) (3.3)

Пустотность щебня

Пщ = 1- с_н/ с_и (3.4)

П_щ = 1 - 1,48 / 2,6 = 0,43

Щ= 1000 / (1,41 * 0,43 / 1,48 + 1 / 2,6) = 1265 кг/м³

Определим расход песка по формуле

П = с_и^п ( 1 - Ц/ с_и^ц - Г/ с_и^г - В) (3.5)

П = 2,63(1000 - 360/3,1 - 173 - 1265 / 2,6) = 590 кг/м³

с_ср^б.с.= 2200 - 2500 кг/м³

с_б.с^.= 173+360+1265+590 = 2388 кг/м³

Посчитаем соотношение между мелким и крупным заполнителями

r = П/Щ = 0,46 (3.6)

Соотношение соответствует оптимальному.

Рисунок 3.2. Зависимость оптимального соотношения крупного и мелкого заполнителя от расхода цементного теста.

Находим коэффициент выхода бетона

в = 1000/( Ц/ снц + Щ / снщ + П/снп)

в = 1000/ (360/1,2 + 1265/1,48 +590/1,4 = 0,63

Норма 06-0,7

3.3 Расчет состава бетона с учетом добавки

Добавка ПОЛИПЛАСТ-МБ Оптимальная дозировка - 2% от массы цемента. Среднее уменьшение расхода воды К = 20%.

Оставляем удобоукладываемость = const, цемент и В/Ц снижаем

Определим новый расход воды, при удобоукладываемости П1 о.к.=2,5 см

B₁ = B*(1-K) (3.7)

B₁ = B*(1-K) = 173*(1-0,2) = 138,4 л/м³

В/Ц = const = 0,48, откуда Ц' = B : B/Ц = 138,4 / 0,48 = 288 = 290 кг/м³

Коэффициент раздвижки б' = 1,29

Щ' = 1000 / (1,29 * 0,43 / 1,48 + 1 / 2,6) = 1319кг/м³

П' = 2,63 (1000 - 290 /3,15 - 138,4 - 1319 / 2,6) = 689 кг/м³

r = П/Щ = 0,52 , соответствует оптимальному

Определим количество вводимой добавки

m_д = Ц*Д (3.8)

Добавка имеет влажность, которую нужно учесть при расчёте приготовления состава бетона, предполагаем, влажность 5 %

m_д = 290 *2% / 95% = 6,1 кг/м³

с_б.с = 290+689+1319+138,4+6,1 = 2443 кг/ м³

Таблица 3. Результаты расчета состава бетонной смеси

Цемент, кг/м3	Добавка кг/м3	Песок, кг/м3	Щебень, кг/м3	Вода, л/м3	Плотность, кг/м3
290	6,1	689	1319	138,4	2443

Размещено на Allbest.ru

...