Hyvin suunniteltu tehdasrakennus perustuu yhtä paljon teräskehikkeen kuin siihen sijoitettaviin koneisiinkin. Tuotantorakennukset kantavat raskaita ja epätasaisia kuormia ja niiden on toimittava luotettavasti vuosikymmeniä, joten rakenteeseen on kiinnitettävä huomiota jo ennen kuin mitään laitteita tilataan. Tässä oppaassa käydään läpi suunnittelun valintoja, jotka määrittävät, toimiiko tehdas luotettavasti heti ensimmäisestä päivästä lähtien.
Tuotantoprosessin suunnittelu
Prosessimallinnus ennen kehikön suunnittelua
Ensimmäinen askel missä tahansa tehdasrakennushankkeessa on suunnitella, miten materiaali ja ihmiset todellisuudessa liikkuvat. Teräskehiköinen rakennus ei ole neutraali laatikko; telakoiden välimatkat, ovisijat ja nosturiradat noudattavat kaikki tuotantoprosessia. Konepajassa Shenyangin läheisyydessä omistaja käytti alun perin yhtä tuotantolinjaa, jossa hitsaustasemilla esiintyi usein pullonkauloja. Alkuperäinen suunnittelu pakotti valmiit osat kuljettamaan takaisin sisääntulotelakkaan. Kun todellinen virtaus kartoitettiin, suunnitteluun otettiin suoraviivainen järjestely 24 metrin selkävälin kanssa, jotta paikallisnostonosturit ja yläkulkunosturit voivat jakaa yhteisen katkeamattoman reitin. Tuloksena oli lyhyempi käsittelyaika ja turvallisempi liike lattiatasolla. Tuotantoprosessin dokumentointi ennen kehikon piirtämistä säästää huomattavasti enemmän kuin mikään teräksen tonnimäinen säästö.
Pilarien välimatka määräytyy laitteiston perusteella
Teollisuushallin sisällä pylväsporauksen välimatka määrittää sekä kustannukset että käytettävyyden. Laajat avoimet tilat vähentävät pylvästen määrää, mutta lisäävät palkkien syvyyttä ja teräksen painoa; tiukemmat poraukset sopivat raskaiden laitteiden perustuksiin, mutta tuhlaavat lattiatilaa. Puristuslinjojen tai automatisoitujen solujen osalta säännöllinen 9–12 metrin poraus sallii koneiston sijoittamisen pylvästen väliin ilman erityisesti suunniteltuja perustuksia. Jos tulevaisuudessa on todennäköistä toisen tuotantolinjan asentaminen, poraus tulee säilyttää yhtenäisenä, jotta myöhempänä rakennettavat osat sopivat yhteen. Pylväsporauksen välimatka määrittää myös nosturiratojen sijoittelun, joten sen tulee olla sovittu tuotantosuunnittelijan kanssa eikä pelkästään teräsrakentajan kanssa.
Kuormat, katto ja rakenteellinen logiikka
Kattoon kohdistuvat kuormat ja lumivyöhykkeet
Mihin tahansa tehdasrakennukseen kylmässä alueella katton kuorma ei koostu vain paneelien painosta. Lumikuorma, ripustetut prosessiputket, ilmanvaihtolaitteet ja tulevaisuudessa asennettavat aurinkopaneelikehykset lisäävät sekä kuollutta että elävää kuormaa. Paikallinen lumivyöhyke määrittää purilaidan ja katonharjan mitat, ja lumituhkaa korkeampien vierekkäisten rakennusten seinien vastaisesti on mallinnettava. Portaalikehikko, jonka selkäväli on 60 metriä, pitää lattiatilan avoimena, mutta katonharjat täytyy tehdä syvemmin reunan kohdalla. Oikean kuormatapauksen määrittäminen estää sekä liiallisen rakentamisen että vakavamman virheen, eli riittämättömän rakentamisen, jolloin taipuma lyhentää hauraiden ulkokattojen ja katon kiinnitysten käyttöikää.
Nosturiradat ja välipohjat
Teollisuushallin nosturikapasiteetti muuttaa kantorakennetta täysin. Nosturikuormat ovat dynaamisia ja epäkeskisiä, joten kulkupalkit vaativat omaa ripustusta ja pylväät lisäjäykkyyttä heilahduksen rajoittamiseksi. 10 tonnin nosturi on täysin eri asia kuin 50 tonnin nosturi, ja perustukset on suunniteltava pyöräkuormien perusteella, ei arvaamalla. Toimistojen tai kevyen kokoonpanon tarpeisiin rakennetut välipohjat lisäävät paikallisesti lattiaan kohdistuvaa kuormaa ja vaativat itsenäistä tukea, jotta värähtely ei leviä herkälle alapuolella olevalle laitteistolle. Nosturin huomioiminen vasta myöhäisessä vaiheessa on teollisuushallien suunnittelussa yleisin ja kallein virhe.
Materiaalit, pinnoitteet ja standardit
Teräsluokat teollisuushalleihin
Teräksen valinta tehdasrakennukseen tarkoittaa luokan sovittamista käyttötarkoitukseen. Q355B kattaa suurimman osan yleisistä käyttötarkoituksista, kun taas Q355D säilyttää sitkeytensä alhaisissa lämpötiloissa ja Q355B-Z35 vastustaa kerrosmurtumaa, jossa paksuja levyjä hitsataan. Suuresti kuormitettuihin rakenteisiin käytetään Q420B-korkealujuusterästä, joka vähentää painoa menettämättä kantavuutta. Liitoksiin käytetään pääasiassa 10.9S-korkealujuusruuveja täysruuvausten toteuttamiseen, mikä nopeuttaa rakentamista ja rajoittaa hitsausta ohjattuihin teollisuustiloihin. Luokka valitaan kuormituspolun perusteella, ei tapana.
Kestävä korroosionsuojaus
Tehtaan teollisuusalue tai kemiallinen prosessi altistaa teräksen jatkuvasti korroosiolle. Kuumasinkitys tarjoaa pitkäaikaista suojaa kosteassa tai kemiallisessa ilmastossa, kun taas lasikuitupinnoite kestää happoja ja suoloja siellä, missä kuumasinkitys yksinään heikkenisi. 150 mm:n PIR-kaksoislevyiset seinä- ja kattolevyt varmistavat rakennuksen eristyksen ja rakenteen kuivuuden sekä vähentävät kosteusvesien muodostumista, joka edistää ruostumista. Oikean suojajärjestelmän valinta jo suunnitteluvaiheessa estää toistuvia pysähyksiä maalaustöiden vuoksi. Pinnoitteen valinnan tulee perustua todelliseen prosessiympäristöön, joka mitataan paikan päällä, eikä yleispätevään luettelotietoon.
Tuleva kasvu ja ostoneuvonta
Laajentumisen suunnittelu
Useimmat tehtaat kasvavat, ja tulevaisuuden tehdasrakennus tulee piirtää samalle piirustusarkille kuin ensimmäinen laitososa. Laajentumisen suunnittelu jo nyt tarkoittaa kehikon jättämistä jatkuvaksi yhdessä gable-päässä, perustusten mitoittamista lisäväliä varten sekä palvelujen suunnittelua ylimääräisellä kapasiteetilla. Valmiiksi suunniteltu rakennusjärjestelmä mahdollistaa myöhempän laajentumisen tuotantolaitos suoraviivainen, koska liitoksen geometria on standardi. Selkeän laajentumisaukon yksityiskohtaisen suunnittelun varmistaminen alusta lähtien muuttaa tulevan laajennuksen kiinnitystehtäväksi eikä purkutehtäväksi. Kaikki teollisuusrakenne jotka ohittavat tämän vaiheen, joutuvat yleensä maksamaan kaksinkertaisesti, kun linjan täytyy laajentua sisällä tehdasrakennusta .
Tarkastus- ja huoltosuunnitelma
Ateräsmylly kehys vaatii vähän huoltoa, mutta ei nollahuoltoa. Pultit on kiristettävä uudelleen ensimmäisen vuoden jälkeen ja kaiken nostokaluston ylikuormitustapahtuman jälkeen. Pinnoitteita on tarkastettava visuaalisesti kerran vuodessa ja korjattava ennen kuin ruoste leviää alusmaalin yli. Vesierotus- ja sadevesikanavat on pidettävä aina puhtaina, jotta vesi ei koskaan kertyisi kansiin. Ostajien tulisi pyytää toimittajalta valssaussertifikaatteja, EN 1090 -toteutusluokkaa, ISO 3834 -hitsausten laatuvaatimuksia ja ISO 9001 -laatujärjestelmää sekä CE-merkintää eurooppalaiselle markkinalle. AISC- ja MBMA-ohjeet paikallisine IBC-vaatimuksineen tarjoavat vankan viitekehyksen, kun tarkastetaan tehdaspiirroksia millä tahansa tuotantolaitos tai tehdasrakennusta .
Onnistunut tehdasrakennus on seurausta rakenteen ja prosessin yhteisestä, ei erillisestä suunnittelusta. Runko, kuormat, maaston kaltevuus, pinnoite ja laajentumissuunnitelma täytyy sovittaa yhteen ennen teräksen leikkaamista. Oikeat standardit mahdollistavat teräsrakenteisen tehdasrakennuksen pitkän ja mukautuvan käyttöiän sekä tuotannon suojaamisen. Tämä pätee kaikkiin teollisiin rakenteisiin, olivatpa ne yksirivisiä tuotantorakennuksia tai monirivisiä tehdasrakennuksia.
Usein kysytyt kysymykset
Kysymys
Minkä välimatkan pylväät vaativat koneistolle tuotantolaitos ?
Vastaus: Säännöllinen 9–12 metrin verkko sopii useimpiin koneistotehtaisiin, jolloin laitteet sijoittuvat pylväiden väliin ilman erikoisperustuksia. Laajemmat avoimet tilat vähentävät pylväsmäärää, mutta syventävät palkkeja ja lisäävät teräksen painoa. Välimatkat täytyy määrittää tuotantolinjan ja nosturin kulkualueen perusteella, ei oletusmoduulin mukaan. Yhtenäiset verkot mahdollistavat myös myöhempänä vaiheena uusien avointen tilojen sopeuttamisen nykyiseen rakennukseen, kun tehdas tehdasrakennus laajenee. Missä tahansa tehdasrakennusta tehdasrakennuksessa tämä varhainen verkkovalinta määrittää tulevan suunnitteluvapauden.
Kysymys
Miksi nosturin kapasiteetti vaikuttaa teräsmylly runkoon?
Vastaus: Nosturin kuormat ovat dynaamisia ja epäkeskisiä, joten kulkurakenteen palkit vaativat itsenäistä jäykennystä ja pilareita on jäykennettävä lisää heilahduksen rajoittamiseksi. 10 tonnin nosturi eroaa suuresti 50 tonnin yksiköstä, ja perustukset täytyy mitoittaa kantamaan pyöräkuormat. Nosturin mukaan suunniteltu teräsmylly runkorakenne alusta lähtien estää kalliit vahvistukset myöhemmin. Runko, joka on mitoitettu teollisuusrakenne vain katton ja seinien kuormille, ei kestä toistuvaa nostotoimintaa, mikä on syy siihen, että nosturin tiedot on määritettävä ennen kuin tehdasrakennusta suunnittelu on lopullistettu.
Kysymys
Miten pinnoite valitaan korroosioalttiiseen tuotantolaitos ?
Vastaus: Pinnoitteen valinta perustuu mitattuun prosessiympäristöön, ei katalogiarvoon. Kuumasinkitys toimii hyvin kosteassa tai kemikaaleja sisältävässä ilmastossa, kun taas lasikuitupinnoite kestää happoja ja suoloja siellä, missä kuumasinkitys heikkenee. 150 mm:n PIR-levy pitää rakennuksen ulkokuoren kuivana ja vähentää kosteusmuodostumaa, joka edistää ruostumista. Oikean järjestelmän määrittäminen alusta lähtien estää toistuvia pysähyksiä maalaustöihin ja pidentää teräsmylly ja tehdasrakennusta sen muodostaman rakenteen käyttöikää.
Kysymys
Mikä teräsluokka soveltuu raskaille tehdasrakennus käyttöolosuhteille?
Vastaus: Q355B-koodi kattaa suurimman osan yleisistä tehtävistä, kun taas Q355D säilyttää sitkeyden alhaisissa lämpötiloissa ja Q355B-Z35 vastustaa kerrosmurtumaa, jossa paksuja levyjä hitsataan. Q420B-korkealujuus teräs vähentää painoa voimakkaasti kuormitettujen rakenteiden osissa menettämättä kantavuutta. Liitokset käyttävät 10,9S-korkealujuusruuveja täysin ruuvattuun kokoonpanoon, mikä nopeuttaa nostotyötä. Teräksen luokka määritetään kuormituspolun ja prosessiympäristön perusteella, ei koskaan tapana. teräsmylly , tämä luokkalogiikka pitää teollisuusrakenne tehokkaan uhraamatta turvallisuutta.
Kysymys
Milloin laajennusta tulisi suunnitella tehdasrakennus ?
Vastaus: Laajennus tulisi suunnitella jo ensimmäisessä suunnittelussa, ei vasta kun linja on täynnä. Jättämällä kehikko jatkuvaksi yhdessä gable-päässä, mitoittamalla perustukset lisäväliä varten ja ohjaamalla palvelut ylimääräisellä kapasiteetilla muuttuu tuleva rakentaminen kiinnitettäväksi lisäosaksi. Esivalmistettu rakennusjärjestelmä pitää liitosgeometrian standardina laajennusta varten. Kaikki tuotantolaitos jotka jättävät tämän huomiotta, maksavat kaksinkertaisesti, kun kasvu viimein saapuu, koska tehdasrakennusta täytyy silloin leikata ja rakentaa uudelleen eikä vain laajentaa.
EN
