Ένα καλά σχεδιασμένο εργοστάσιο εξαρτάται από το χαλύβδινο πλαίσιο τόσο όσο και από τις μηχανές που στεγάζει. Τα παραγωγικά κτίρια δέχονται βαρύτατα και ανομοιόμορφα φορτία και πρέπει να λειτουργούν αδιάλειπτα για δεκαετίες, επομένως η δομή αξίζει ιδιαίτερη προσοχή πριν από την παραγγελία οποιουδήποτε εξοπλισμού. Αυτός ο οδηγός περιγράφει τις επιλογές σχεδιασμού που καθορίζουν εάν ένα εργοστάσιο θα λειτουργεί αξιόπιστα από την πρώτη μέρα.
Σχεδιασμός Με Βάση τη Διαδικασία Παραγωγής
Χαρτογράφηση της Ροής της Διαδικασίας Πριν από την Κατασκευή του Πλαισίου
Το πρώτο βήμα σε κάθε εργοστασιακό έργο είναι να καθοριστεί πώς μετακινούνται πραγματικά τα υλικά και οι άνθρωποι. Μια χαλύβδινη κατασκευή δεν είναι ένα ουδέτερο κουτί· η απόσταση μεταξύ των στηλών, η θέση των πορτών και οι διάδρομοι των γερανών καθορίζονται από τη διαδικασία παραγωγής. Σε ένα μηχανουργικό εργοστάσιο κοντά στο Shenyang, ο ιδιοκτήτης αρχικά λειτούργησε μία μόνο γραμμή παραγωγής με συχνά σημεία στάσης στους κόμβους συγκόλλησης. Η αρχική διάταξη ανάγκαζε τα τελικά εξαρτήματα να επιστρέφουν μέσω της εισερχόμενης ζώνης. Αφού χαρτογραφήθηκε η πραγματική ροή, η σχεδιαστική λύση υιοθέτησε μια ευθύγραμμη διάταξη με ελεύθερο άνοιγμα 24 m, ώστε οι ελκυστήρες με φορτωτή και οι επάνω γερανοί να μοιράζονται μία αδιάκοπη διαδρομή. Το αποτέλεσμα ήταν μικρότερος χρόνος χειρισμού και ασφαλέστερη κίνηση στο δάπεδο. Το να καταγραφεί η διαδικασία σε χαρτί πριν από τη σχεδίαση του φέροντα οργανισμού εξοικονομεί πολύ περισσότερο από οποιαδήποτε εξοικονόμηση σε τόνους χάλυβα.
Απόσταση στηλών καθοριζόμενη από τον εξοπλισμό
Σε μια βιομηχανική εγκατάσταση, η απόσταση μεταξύ των κολόνων καθορίζει τόσο το κόστος όσο και τη χρησιμότητα. Ευρείς ανοιγματικές διαστάσεις μειώνουν τον αριθμό των κολόνων, αλλά αυξάνουν το βάθος των δοκών και το βάρος του χάλυβα· στενά διαστήματα είναι κατάλληλα για τις βάσεις βαρέων μηχανημάτων, αλλά σπαταλούν χώρο στο δάπεδο. Για γραμμές πίεσης ή αυτοματοποιημένα κελιά, ένα τακτικό πλέγμα 9 έως 12 μέτρων επιτρέπει στα μηχανήματα να τοποθετούνται μεταξύ των κολόνων χωρίς εξειδικευμένες βάσεις. Όπου υπάρχει πιθανότητα εγκατάστασης δεύτερης γραμμής στο μέλλον, το πλέγμα πρέπει να παραμείνει ομοιόμορφο, ώστε οι μελλοντικές ζώνες να ταιριάζουν. Η απόσταση μεταξύ των κολόνων καθορίζει επίσης τη θέση των τροχιών των γερανών, επομένως πρέπει να καθοριστεί από κοινού με τον μηχανικό παραγωγής και όχι αποκλειστικά από τον προμηθευτή χάλυβα.
Φορτία, Στέγη και Δομική Λογική
Φορτία Στέγης και Ζώνες Χιονιού
Για κάθε εργοστασιακή εγκατάσταση σε ψυχρή περιοχή, το φορτίο στην οροφή σπάνια αποτελείται αποκλειστικά από το βάρος των πλακών. Η συσσώρευση χιονιού, οι κρεμαστοί σωλήνες διαδικασίας, οι μονάδες εξαερισμού και οι μελλοντικές δομές ηλιακών πλαισίων προσθέτουν νεκρά και ενεργά φορτία. Η τοπική χιονοπτώσεις ζώνη καθορίζει τις διαστάσεις των δοκών και των δοκαριών, ενώ πρέπει να προσομοιωθεί και η συσσώρευση χιονιού λόγω ανέμου κατά μήκος υψηλότερων γειτονικών κτιρίων. Ένα πύλωμα με ελεύθερο άνοιγμα 60 m διατηρεί ανοιχτό το δάπεδο, αλλά απαιτεί βαθύτερα δοκάρια κοντά στις στέγες. Η σωστή επιλογή των περιπτώσεων φόρτισης αποτρέπει τόσο την υπερκατασκευή όσο και το χειρότερο αποτέλεσμα της υποκατασκευής, όπου η παραμόρφωση μειώνει τη διάρκεια ζωής των εύθραυστων επενδύσεων οροφής και των στερεώσεων της οροφής.
Διάδρομοι Γερανών και Ενδιάμεσα Ορόφωμα
Η ικανότητα ανύψωσης του γερανού σε ένα εργοστάσιο αλλάζει εντελώς την κατασκευή. Οι φορτίσεις από τον γερανό είναι δυναμικές και εκκεντρικές, επομένως οι δοκοί τροχιάς χρειάζονται δική τους στήριξη και οι κολόνες χρειάζονται επιπλέον σκληρότητα για να περιοριστεί η πλευρική μετατόπιση. Ένας γερανός των 10 τόνων είναι κάτι εντελώς διαφορετικό από έναν γερανό των 50 τόνων, και θεμέλια πρέπει να σχεδιαστούν για τα φορτία των τροχών, όχι να εκτιμηθούν. Οι ενδιάμεσοι ορόφοι για γραφεία ή ελαφριά συναρμολόγηση προσθέτουν τοπικό φορτίο στο δάπεδο και χρειάζονται ανεξάρτητη στήριξη, ώστε οι ταλαντώσεις να μην φτάνουν σε ευαίσθητο εξοπλισμό κάτω από αυτούς. Η αντιμετώπιση του γερανού ως δευτερεύοντος ζητήματος είναι το πιο συνηθισμένο και ακριβό λάθος στον σχεδιασμό εργοστασίων.
Υλικά, Επιστρώματα και Πρότυπα
Βαθμοί Χάλυβα για Εργοστασιακή Χρήση
Η επιλογή χάλυβα για ένα εργοστάσιο σημαίνει την αντιστοίχιση του βαθμού με το είδος του φορτίου. Ο χάλυβας Q355B καλύπτει τις περισσότερες γενικές εφαρμογές, ενώ ο Q355D διατηρεί την ταυτόχρονη αντοχή και σε χαμηλές θερμοκρασίες και ο Q355B-Z35 αντιστέκεται στη στρωματώδη ρηγμάτωση σε περιπτώσεις συγκόλλησης παχιών πλακών. Για μέλη που υφίστανται ιδιαίτερα μεγάλα φορτία, ο υψηλής αντοχής χάλυβας Q420B μειώνει το βάρος χωρίς να χάνεται η φέρουσα ικανότητα. Οι συνδέσεις χρησιμοποιούν κυρίως υψηλής αντοχής βίδες κατηγορίας 10.9S για πλήρως βιδωτή συναρμολόγηση, γεγονός που επιταχύνει την ανέγερση και περιορίζει τις συγκολλήσεις σε ελεγχόμενες εργαστηριακές θέσεις. Ο βαθμός επιλέγεται με βάση τη διαδρομή του φορτίου, όχι με βάση τη συνήθεια.
Προστασία από διάβρωση που διαρκεί
Ένα εργοστάσιο κοντά στην ακτή ή μια χημική διαδικασία αντιμετωπίζουν συνεχώς επιθέσεις στο χάλυβα. Η θερμή εμβάπτιση σε γαλβάνιο παρέχει μακρόχρονη λειτουργία σε υγρό ή χημικό αέρα, ενώ η επίστρωση με φύλλα γυαλιού αντιστέκεται στα οξέα και τα άλατα εκεί όπου η γαλβάνιση μόνη της θα εξασθενούσε. Οι σαντουιτσοπάνελ τοίχων και οροφής από PIR πάχους 150 mm διατηρούν το κέλυφος μονωμένο και τη δομή στεγνή, μειώνοντας τον συμπυκνωμένο ατμό που τροφοδοτεί τη σκουριά. Η επιλογή του κατάλληλου συστήματος από την αρχή αποτρέπει επαναλαμβανόμενες διακοπές λειτουργίας για επαναβαφή. Η επιλογή της επίστρωσης πρέπει να βασίζεται στην πραγματική ατμόσφαιρα της διαδικασίας, όπως μετράται επιτόπου, και όχι σε γενική τιμή από κατάλογο.
Μελλοντική Ανάπτυξη και Συμβουλές Αγοράς
Σχεδιασμός για Διεύρυνση
Τα περισσότερα εργοστάσια αναπτύσσονται, και το μέλλον ενός βιομηχανική εγκατάσταση πρέπει να σχεδιαστεί στο ίδιο σχέδιο με την πρώτη θύρα. Ο σημερινός σχεδιασμός για μελλοντική διεύρυνση σημαίνει ότι το πλαίσιο πρέπει να παραμείνει συνεχές σε μία από τις δύο άκρες, οι θεμελιώσεις να διαστασιολογηθούν για το επιπλέον άνοιγμα και οι εγκαταστάσεις να τοποθετηθούν με περιθώριο χωρητικότητα. Ένα προμηχανοποιημένο σύστημα κτιρίου διευκολύνει μια μεταγενέστερη διεύρυνση ενός εργοστάσιο Παραγωγής απλό, επειδή η γεωμετρία της σύνδεσης είναι τυποποιημένη. Η προκαθορισμένη διατήρηση σαφούς διαστήματος διαστολής από την αρχή μετατρέπει μια μελλοντική επέκταση σε εργασία «εύκολης προσάρτησης», αντί για εργασία κατεδάφισης. Οι ιδιοκτήτες οποιασδήποτε βιομηχανικής κατασκευής που παραλείπουν αυτό το βήμα συνήθως πληρώνουν διπλά όταν η γραμμή πρέπει να επεκταθεί εντός του κτιρίου εργοστασίου .
Σχέδιο Επιθεώρησης και Συντήρησης
Aεργοστάσιο Σιδήρου το πλαίσιο απαιτεί χαμηλή συντήρηση, αλλά όχι μηδενική συντήρηση. Οι βίδες πρέπει να επανασφιχτούν μετά το πρώτο έτος και μετά από οποιοδήποτε γεγονός υπερφόρτωσης γερανού. Τα επιχρίσματα πρέπει να ελέγχονται οπτικά κάθε χρόνο και να επαναβάφονται πριν η σκουριά εξαπλωθεί πέραν της πρωτοβάφτισης. Τα συστήματα αποστράγγισης και οι στροφείς πρέπει να διατηρούνται καθαρά, ώστε το νερό να μην στέκεται ποτέ πάνω στην επιφάνεια του δαπέδου. Οι αγοραστές θα πρέπει να ζητούν από τον προμηθευτή πιστοποιητικά εργοστασίου, κλάση εκτέλεσης EN 1090, ποιότητα συγκόλλησης ISO 3834 και σύστημα ποιότητας ISO 9001, καθώς και σήμανση CE για την ευρωπαϊκή αγορά. Οι κατευθυντήριες γραμμές AISC και MBMA, σε συνδυασμό με την τοπική συμμόρφωση προς τον IBC, αποτελούν αξιόπιστη βάση αναφοράς κατά τον έλεγχο των εργαστηριακών σχεδίων για οποιαδήποτε εργοστάσιο Παραγωγής ή κτιρίου εργοστασίου .
Ένα επιτυχημένο εργοστάσιο είναι το αποτέλεσμα μιας δομής και μιας διαδικασίας που σχεδιάζονται από κοινού, όχι ξεχωριστά. Το πλαίσιο, οι φορτίσεις, η κλίση, η επίστρωση και το σχέδιο διαστολής πρέπει να ευθυγραμμιστούν πριν κοπεί το χάλυβα. Με τα κατάλληλα πρότυπα σε ισχύ, ένα κτίριο εργοστασίου από χάλυβα προσφέρει μεγάλη διάρκεια ζωής και ευελιξία στη χρήση του, καθώς και προστασία στην παραγωγή που στεγάζει. Αυτό ισχύει για κάθε βιομηχανική κατασκευή, είτε πρόκειται για ένα μονό-θάλαμο εργοστάσιο παραγωγής είτε για ένα πολυ-θάλαμο εργοστασιακό κτίριο.
Συχνές Ερωτήσεις
Ερώτηση
Ποια απόσταση μεταξύ στηλών είναι κατάλληλη για μια μηχανή; εργοστάσιο Παραγωγής ?
Απάντηση: Ένα τακτικό πλέγμα 9 έως 12 μέτρων είναι κατάλληλο για την πλειονότητα των εργοστασίων μηχανημάτων, επιτρέποντας στον εξοπλισμό να τοποθετηθεί μεταξύ των στηλών χωρίς ειδικές βάσεις. Πιο ευρείες θύρες μειώνουν τον αριθμό των στηλών, αλλά αυξάνουν το βάθος των δοκών και το συνολικό βάρος του χάλυβα. Η απόσταση πρέπει να ακολουθεί τη γραμμή παραγωγής και τη διαδρομή του γερανού, όχι ένα προκαθορισμένο μοντέλο. Επίσης, ομοιόμορφα πλέγματα διευκολύνουν την προσαρμογή μελλοντικών θαλάμων όταν το βιομηχανική εγκατάσταση μεγαλώνει. Σε οποιαδήποτε κτιρίου εργοστασίου , αυτή η πρώιμη απόφαση για το πλέγμα καθορίζει τη μελλοντική ελευθερία διάταξης.
Ερώτηση
Γιατί η χωρητικότητα του γερανού επηρεάζει το εργοστάσιο Σιδήρου πλαίσιο;
Απάντηση: Οι φορτίσεις του γερανού είναι δυναμικές και εκκεντρικές, οπότε οι δοκοί της διαδρομής χρειάζονται ανεξάρτητη στήριξη και οι κολόνες πρέπει να έχουν επιπλέον σκληρότητα για να περιοριστεί η πλευρική ταλάντωση. Ένας γερανός 10 τόνων διαφέρει σημαντικά από έναν γερανό 50 τόνων, ενώ οι θεμελιώσεις πρέπει να αντέχουν τα φορτία των τροχών. Η σχεδίαση του εργοστάσιο Σιδήρου πλαισίου με λογαριασμό του γερανού από την αρχή αποφεύγει ακριβά ενισχύσεις αργότερα. Μία βιομηχανικής κατασκευής διαστασιολογημένη μόνο για φορτία στέγης και τοίχων θα αποτύχει υπό επαναλαμβανόμενη ανύψωση, γι’ αυτό το λόγο τα δεδομένα του γερανού πρέπει να είναι οριστικοποιημένα πριν από την οριστικοποίηση του κτιρίου εργοστασίου σχεδιασμού.
Ερώτηση
Πώς επιλέγεται η επίστρωση για μία διαβρωτική εργοστάσιο Παραγωγής ?
Απάντηση: Η επιλογή της επίστρωσης βασίζεται στη μετρηθείσα ατμόσφαιρα της διαδικασίας, όχι σε μία τιμή από κατάλογο. Η θερμή εμβάπτιση σε γαλβάνιο είναι κατάλληλη για υγρή ή χημική ατμόσφαιρα, ενώ η επίστρωση με φύλλα γυαλιού αντιστέκεται στα οξέα και τα άλατα εκεί όπου η γαλβάνιση χάνει την αποτελεσματικότητά της. Ένα πάνελ PIR 150 mm διατηρεί το κέλυφος στεγνό και μειώνει τη συμπύκνωση που τροφοδοτεί την οξείδωση. Η καθορισμένη επιλογή του κατάλληλου συστήματος από την αρχή αποφεύγει επαναλαμβανόμενες διακοπές λειτουργίας για επαναβαφή και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του εργοστάσιο Σιδήρου και το κτιρίου εργοστασίου που δημιουργεί.
Ερώτηση
Ποια ποιότητα χάλυβα κατάλληλη για βαριά βιομηχανική εγκατάσταση χρήση;
Απάντηση: Ο χάλυβας Q355B καλύπτει τις περισσότερες γενικές απαιτήσεις, ενώ ο Q355D διατηρεί την αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες και ο Q355B-Z35 αντιστέκεται στη στρωματώδη ρήξη όταν συγκολλούνται παχιές πλάκες. Ο υψηλής αντοχής χάλυβας Q420B μειώνει το βάρος σε μέλη με μεγάλα φορτία χωρίς να χάνεται η φέρουσα ικανότητα. Οι συνδέσεις χρησιμοποιούν υψηλής αντοχής βίδες κατηγορίας 10.9S για πλήρως βιδωτή συναρμολόγηση, η οποία επιταχύνει την εγκατάσταση. Η κατηγορία καθορίζεται από τη διαδρομή των φορτίων και το περιβάλλον εργασίας, ποτέ από συνήθεια. Σε ένα εργοστάσιο Σιδήρου , αυτή η λογική επιλογής κατηγορίας διατηρεί το βιομηχανικής κατασκευής αποτελεσματικό χωρίς να θυσιάζεται η ασφάλεια.
Ερώτηση
Πότε πρέπει να σχεδιαστεί η επέκταση ενός βιομηχανική εγκατάσταση ?
Απάντηση: Η επέκταση πρέπει να σχεδιαστεί από το πρώτο στάδιο του σχεδιασμού, όχι όταν η γραμμή είναι ήδη πλήρως απασχολημένη. Αφήνοντας το πλαίσιο συνεχές σε ένα γάμπρο, διαστασιολογώντας τα θεμέλια για το επιπλέον άνοιγμα και διανέμοντας τις υπηρεσίες με επιπλέον χωρητικότητα, μετατρέπει μια μελλοντική κατασκευή σε μια απλή επισύναψη. Ένα προμηχανοποιημένο σύστημα κτιρίου διατηρεί τη γεωμετρία των συνδέσεων τυποποιημένη για την επέκταση. Οι ιδιοκτήτες οποιουδήποτε εργοστάσιο Παραγωγής που παραλείπουν αυτό το βήμα πληρώνουν διπλά όταν τελικά έρθει η ανάπτυξη, επειδή το κτιρίου εργοστασίου πρέπει τότε να κοπεί και να ανακατασκευαστεί, αντί να επεκταθεί απλώς.
EN
