Структура здания и элементы проекта
Есть два основных типа зданий склада: обычное, отдельно стоящее здание, в котором осуществляются складские операции, и одноцелевая стеллажная конструкция, которая из-за того, что спроектирована как механизированная или интегрированная система для выполнения одной задачи, обычно не используется для других операций.
Многие второстепенные элементы стеллажной конструкции характерны и для обычного склада. Расположение объекта, офисное пространство, труд работников, автомобильные и ж/д погрузочные платформы, и т.д. – похожи. Однако структурные требования этих двух типов зданий значительно отличаются друг от друга.
Во-первых, определим некоторые основные проектные элементы и параметры складского здания, которые отвечают операционным требованиям и определяют структуру здания. Вот они:
1975 Проект пола,
1976 Просветы под потолком,
1977 Пространство для колонн,
1978 Стеллажная конструкция,
1979 Проект крыши и стен,
1980 Проект автомобильных и ж/д погрузочных платформ,
1981 Службы поддержки,
1982 Безопасность и противопожарная защита.
Отдельного рассмотрения при проектировании высоких стеллажных структур требуют такие факторы как ветер/почва, устойчивость фундамента и устойчивость стеллажа.
Проект пола
Пол склада – это рабочая поверхность здания. В то время как количество колонн, материал стен и тип крыши можно изменить в зависимости от структурных и экономических требований, плохо спроектированный пол окажет влияние на операции самыми разными способами. Таким образом, будет полезно исследовать некоторые характеристики проекта пола, имеющие большое значение для складских операций.
|
|
|
Требования к нагрузке на пол
Проект пола должен соответствовать конкретным требованиям к нагрузке, сюда относятся:
Допустимая статическая нагрузка. Величина нагрузки на пол должна быть достаточной, чтобы выдержать товары навалом и/или стойки стеллажей для поддонов с запасом прочности не меньше 1,95 - 2,00. Пол может быть спроектирован на утрамбованном участке земли (уплотенной насыпи), несущих перекрытий, на плоту и т.д. Однако проект должен обеспечивать необходимый запас прочности, чтобы предотвратить значительные растрескивание, отклонение, прогиб или износ.
Проектирование прогиба и нагрузки. Утрамбованная земля, укрепленная цементогрунтом или маслом, с верхним слоем из утрамбованных гравия и камней – это обычный метод проектирования складского пола. Такой пол обычно усиливается железной обрешеткой. Хотя плиты пола в шесть – восемь дюймов являются нормой, вполне обычны и более тяжелые плиты при очень высоком или тяжелом хранении материалов. Для этих складских полов часто используются такие же проекты как для строительства автострад и часто с помощью машин для устройства дорожных покрытий.
|
|
|
Необходимость экономить расходы может привести к недостаточной надежности проекта складского пола. С точки зрения длительной перспективы, проектирование с большим запасом прочности будет, вероятно, хорошим вложением капитала.
Типы проектов пола
Вот наиболее распространенные проекты пола:
11. Уплотненная насыпь. Большое движение по полу из уплотненной насыпи незаметно деформирует ее всякий раз, когда транспортное средство передвигается по ней. Это приводит к дальнейшей утрамбовке насыпи и появлению со временем воздушной подушки между нижней частью бетонной плиты и верхней частью гравия или песка. Если этот прогиб не превысит предел упругости структуры, то пол не растрескается и не сломается. Однако постоянный прогиб со временем приводит к усталостному разрушению, и в бетоне появляются расширяющиеся трещины. Мерами предосторожности против такого типа проблем будет использование тяжелых стержней арматуры для ограничения прогиба, а также соответствующий проект пола, выдерживающий перемещение грузов без превышения ограничений.
|
|
|
12. Несущие перекрытия. В ситуации, когда уплотненная насыпь не применима из-за особенностей почвы, используются другие проекты пола. Несущее перекрытие строится как мост. В этом случае, основания колонн (которые могут устанавливаться на кусте свай или на отдельных сваях) поддерживают углы панелей перекрытия. Пол тогда функционирует как перегородка или мост.
От расстояния между колоннами зависит толщина и проект конструкции пола. Снова, в этой ситуации, усилительная железная обрешетка принимает на себя растягивающую нагрузку, а бетон – износ и сжимающую нагрузку. В этом типе полов часто используются сборные земляные поперечины между основаниями колонн, и пол устанавливается на этих поперечинах, что дополнительно усиливает структуру. Состояние почвы под полом часто не имеет значения. Основания колонн и сваи или другие опоры несут на себе полную рабочую нагрузку на пол.
Так как этот тип пола более подвержен повреждениям из-за прогиба, то обычно они изготавливаются секциями с расширительными соединениями вдоль линий колонн. Это позволяет ремонтировать их по сегментам и уменьшает расходы на обслуживание. А также ограничивается распространение растрескивания. Пропилы в полу мешают распространению трещин.
|
|
|
Проект пола на плоту. Это третий вариант проекта, называется так потому, что пол должен "плавать" на неустойчивой почве. Этот тип строительства является достаточно дорогим и используется только в ситуациях, когда уплотненная насыпь невозможна или нецелесообразна, и когда очень большое расстояние между колоннами делает невозможным использование проекта типа перегородки или моста.
Пол в виде плота буквально плавает на своем основании. Его изготавливают из серии земляных балок и из множества слоев покрытия для усиления. Опасность такого проекта обычно не в растрескивании; основной риск состоит в отклонении всей плиты. Если поддерживающая земля не соответствует нагрузке на пол, то изменения в структуре грунта из-за подземных вод или других естественных причин может привести к наклону всей плиты пола. Это очень трудно исправить. Присоединение структуры в виде плота к основаниям и вершинам свай, которые несут не себе основной каркас здания, обычно предотвращает отклонение. Однако бывают ситуации, когда основание здания может также перемещаться и забрать с собой плиту пола.
Изучение почвы
Очень часто при проектировании складского объекта упускают из виду необходимость геологического анализа объекта. Прежде чем покупать любой объект, будущий владелец должен организовать глубокое разведочное бурение на участке, чтобы убедиться, что подземные свойства объекта окажутся достаточными для неподвижных и перемещающихся грузов. Сюрпризы здесь могут очень дорого стоить! Очень часто люди покупают землю, а позднее обнаруживают, что она для них бесполезна из-за ее подземных свойств, когда строительство или слишком дорого или даже невозможно. Наличие пещер, старых шахт, подземных озер или рек, неустойчивого грунта, а также многих других геологических свойств может блокировать разработку безопасного и экономичного складского здания или поднять стоимость работ выше приемлемых границ.
Поверхность пола
Другой фактор в проектировании пола – это поверхность пола. Использование материалов, придающих твердость полу, специального сверхтвердого бетона и герметиков (шпатлевки) продляет срок службы пола, уменьшает появление пыли на складе и ограничивает появление колеи от колес, которая является обычным делом для систем хранения с узкими проходами. Материалы, увеличивающие твердость, заливаются вместе с бетоном и уменьшают износ. Когда используются герметики, то сначала необходимо обработать пол соляной кислотой, прочистить пылесосом и почистить поверхность, и только потом наносить герметик. За состоянием шпатлевки нужно следить и периодически заменять ее.
В конечном счете, проект пола склада или любого промышленного здания должен соответствовать двум главным критериям. Он должен быть совместим с геологической структурой, на которой располагается, и должен обеспечивать операционные характеристики системы, которая находится на нем.
Просветы под потолком
Просветы под потолком на складе зависят от высоты хранения товаров, проекта стеллажей или полок, использования автоматизированных системы хранения и технических характеристик транспортных средств.
Продукция
Выбор высоты хранения основывается на возможностях способов хранения. Например, на обычных паллетах стальные бочки могут обычно размещаться по шесть - восемь паллет в высоту и, иногда, по десять паллет в высоту. Бумажные рулоны часто размещаются до 30 - 40 футов в высоту с помощью специальных вилочных погрузчиков. В то время как пластиковые бутылки с напитками редко размещаются больше чем четыре паллеты в высоту из-за их неустойчивости и возможности повреждения. Если склад спроектирован полностью на основе хранения навалом, то проект и конструкционная прочность упаковки могут стать критериями при принятии решения о высоте здания.
Оборудование для хранения
Проект или концепция системы хранения определяет тип используемого оборудования для хранения. В свою очередь, выбор стеллажей для поддонов, полок и машин по размещению/перемещению добавляет новые факторы для расчетов высоты здания. Использование стеллажей позволяет устранить из анализа конструкционную прочность упаковки. В таком случае, основным критерием станут транспортные средства для перемещения товаров между стеллажами. Если используются транспортные средства, работающие в узких проходах хранения, то машины обычно размещают паллеты на стеллажах в высоту до 40 футов, разделенных пяти или шестифутовыми проходами. Выбор хранения паллетами или единицами груза, транспортных средств и машин по размещению/перемещению оказывает воздействие на пространство для колонн и размеры здания. Таким образом, пространственные ограничения системы хранения определяются высотой верхней части груза на паллете наверху стеллажа; или, если на этой высоте осуществляется отбор заказов, то высотой верхнего ограждения на транспортных средствах для отбора заказов и размерами единицы груза и транспортного прохода. Это показано на Рис. 12.1.
Просвет для крана
Использование мостового (портального) крана на объекте добавляет дополнительные проектные критерии. Когда используется мостовой кран, то высота здания зависит от необходимой высоты для крюка, глубины крана и просвета между верхней частью кранового оборудования и приборами или устройствами, прикрепленными к крыше.
Рис. 12.1 Типичные требования к высоте здания (при отборе заказов по всей высоте) *Высота в свету. (АО «Консультационная группа Симса»)
Определение высоты в свету
В складском проекте высота в свету – это расстояние от пола до нижней части любого устройства, свисающего с потолка. Сюда относятся просвет под трубами парового отопления, под нижней частью осветительной арматуры, узаконенный просвет под водораспыляющими головками систем пожаротушения, просвет под трубами и т.д. (Рис. 12.1).
Обычно, операционная высота склада – это максимальная высота оборудования или системы хранения плюс 12 дюймов для безопасного зазора под всеми
препятствиями, плюс расстояние от дна самого нижнего препятствия до дна самой нижней части конструкции крыши, например, балки.
Глубина конструкции крыши зависит от просвета между колоннами, местных законов о нагрузке на крышу и типа используемой конструкции. Это будет рассматриваться в следующем разделе данной главы.
|
|
| Рис. 12.2: Отбор заказов в здании и высота стеллажей (5 паллет в высоту) ("АО «Консультационная группа Симса») |
Рекомендацией для обычного склада с хранением паллетами 2000 – 4000 фунтов грузовых единиц обычной продукции на стеллажах для поддонов по четыре в высоту будет минимальный зазор под всеми препятствиями на высоте 28 футов 6 дюймов. Этот просвет является достаточным для отбора заказов при семи футах верхнего ограждения на платформе для отбора заказов, отопительных агрегатах, расположенных под потолком, узаконенной нормы в 18 дюймов под системами пожаротушения, системы освещения, четырехфутовых паллет с грузом на стеллажах с шестидюймовым просветом над грузом, и четырех или шестидюймовых балок стеллажей паллет с встроенными огнетушителями. Также обеспечивается использование штабелеров и/или консольного ж/д оборудования. Это расстояние в 28"6" (28 футов, 6 дюймов) до стальных балок, и огнетушители размещаются над стропильными фермами, а система освещения – между ними. См. Рис. 12.2.
Для стеллажной конструкции, характеристики машины по размещению и перемещению повлияют на эти просветы под потолком. Если машина подсоединена к устройствам или электричеству наверху, то требования к ходовой части будут определять размеры конструкции крыши. Если машина установлена и передвигается по полу, то верхнее положение крана и верхняя часть поднятого груза будут определять тип допустимого крана или груза, а огнетушители внутри конструкции крыши не должны выступать за пределы стальных балок.
Обычно, определение просвета под потолком на складе зависит от операционного проекта, типа хранящихся материалов и систем обработки материалов, используемых внутри объекта. Кроме того, конечно, на основной проект системы оказывает влияние и стоимость земли и зданий.
Высоким объектам хранения требуется меньше земли и они, как правило, обеспечивают большую дополнительную вместимость при более низких затратах на единицу хранения. Увеличение высоты до максимальных возможностей системы по обработке материалов в любой системе увеличивает эффективность и экономически более целесообразно, чем расширение площади здания. Желательно — после того как основная системы хранения была определена — максимизировать практическую операционную высоту. Для получения необходимой вместимости будет значительно дешевле (в затратах на кубический фут) увеличивать высоту, а не площадь пола. Это, однако, может быть неприменимо, когда автоматизированные системы по размещению и перемещению горизонтально передвигаются быстрее, чем вертикально. В таком случае, при определенных значениях высоты и длины прохода, будет экономичней увеличивать вместимость, добавляя длину, а не высоту.
Пространство для колонн
Стеллажи и колонны
Одной из наиболее распространенных ошибок в проектах складских объектов является использование такого критерия как стоимость строительства при определении пространства для колонн. Сталелитейные заводы обычно изготавливают конструкционные элементы в 20 и 40 футов длиной. Архитекторы и инженеры-строители обычно используют эти длины при проектировании здания. Однако при проектировании системы хранения, пространство между колоннами должно соответствовать системе хранения. Размеры стальных или других конструкционных элементов являются второстепенными.
Если, как показано на Рис. 12.3, используется паллета 48 на 40 дюймов, то необходимы четырехдюймовые просветы между паллетами по горизонтали и по вертикали. Если стеллаж для поддонов (паллет) является обычным, с четырьмя единицами в высоту, выдерживающий нагрузку в 2000 фунтов, то стойки обычно будут четыре квадратных дюйма. Таким образом, общая ширина стеллажа для поддонов равна 100 дюймам или 96 дюймам между осевыми линиями стоек.
Продолжив этот анализ на один шаг дальше, узнаем, что зданию с типичным в 26 футов хранением потребуются 12-дюймовые толкостенные колонны, или 12 на 12 дюймов в ширину двутавровые балки, или колонны коробчатого сечения. Если будут использоваться стеллажи для поддонов, и три секции стеллажей для поддонов будут размещены между каждой парой колонн, то расстояние в свету между поверхностями колонн должно быть 292 дюйма, или 24 фута 4 дюйма. Для площадки в четыре единицы потребуется 32 фута 4 дюйма. Размещение шести единиц сдвоенных по ширине паллет потребует расстояния в свету в 49 футов 8 дюймов. Таким образом, в типичном складском проекте, 33 и 51 фут расстоянии от центра до центра площадки при 12-дюймовых колоннах, вероятно, обеспечит стеллажное хранение в любом направлении и обеспечит оптимальную гибкость в размещении оборудования без потерь пространства из-за колонн.
Расположение площадок
При таком проекте, расположение 33-футовых площадок параллельно автомобильным погрузочным платформам, обеспечит дополнительные преимущества. Размещение автомобильных погрузочных платформ на 15-футовых центрах дает по две погрузочных платформы для каждой площадки, а 51-футовый зазор создает свободный от колонн участок обслуживания грузовиков позади погрузочных платформ (Рис. 12.4). Если, как обычно рекомендуется, автомобильные и ж/д погрузочные платформы расположить под прямым углом на одном из углов здания, то 51-футовый зазор вдоль ж/д погрузочных платформ придаст оптимальную гибкость для подъезда автомобилей разной длины: от 40 до 60 футов или даже 90 футов. 33-футовая площадка предоставит приблизительно 20 футов от внутренней стороны ж/д погрузочной платформы до линии колонн, или 33 фута расстояния в свету от внешней стены, если использовать двери с фасада здания.
Не приходится и говорить, что разные размеры паллет оказывают воздействие на размеры стеллажей, а размеры стеллажей, в свою очередь, оказывают воздействие на пространство для колонн. Таким образом, прежде чем проектировать здание, необходимо определить, что будет в нем храниться. Так как паллеты 48 на 40 дюймов являются стандартом Ассоциации изготовителей продовольственных товаров, и это наиболее используемые размеры в потребительских и многих промышленных системах распределения, то предложенный выше пространственный анализ, вероятно, может стать подходящей основой для большинства складских проектов, где используются обычные стеллажные системы. Такое пространственное решение избавляет от необходимости модифицировать здание в соответствии с габаритными размерами транспортных средств, так как стеллажи можно будет расположить между колоннами при любой конфигурации, а пространство для проходов определяется проектировщиком по размещению оборудования. Если требуется другая ширина прохода для машины для размещения или вилочного погрузчика, то можно модифицировать размеры колонн.
В этом анализе нужно рассматривать также размеры и форму колонн. На складе должны использоваться круглые или квадратные толстостенные трубчатые колонны. Эти типы колонн не дают гнездиться грызунам и паразитам, являются легкими в обслуживании и поддержании чистоты, дают возможность размещать водосточные трубы внутри колонны, и минимизируют воздействие вмятин на прочность колонн. Такие колонны немного дороже, чем широкополочные балки двутаврового сечения, но в долгосрочной перспективе они гораздо лучше. Также исчезают и углы, которые могут сбросить упаковку с паллеты, когда водитель вилочного погрузчика слишком близко подъедет к колонне. В цельнобетонных конструкциях обычно предпочтительнее квадратные колонны. Квадратные колонны также обычны в деревянных строениях.
Рис. 12.3 Типичная горизонтальная проекция элементов стеллажа. (АО «Консультационная группа Симса»)
Стеллажная конструкция
Когда машинные системы по размещению и перемещению требуют исключительно высоких зазоров, то нужно подумать о стеллажных конструкциях, так как размеры колонн вырастают многократно и под ними теряется много пространства пола. В специально спроектированных объектах хранения со стеллажами для хранения на высоте 40 футов или выше, стеллажные конструкции достаточно обычны и устраняют проблемы с проектированием колонн. В таком случае, система стеллажей для хранения сама становится опорой крыши, и внешнее покрытие здания крепится как панели. Преимущества этого типа структуры и экономические и функциональные. Стеллажная конструкция предлагает некоторые экономические
преимущества по текущим налоговым кодексам. Однако основные экономические преимущества, обычно, в более низких строительных расходах. Недостаток в одноцелевом использовании проекта.
Определение размеров стеллажной конструкции целиком основывается на типах установленных оборудования и систем. Размеры проходов и стеллажей для хранения зависят от размера единиц груза и требований продавца в отношении просветов, электропитания, ходовой части и т.п.
Проекты колонн в стеллажных конструкциях страдают от очень плохого применения законов. Хотя стеллажная конструкция – это здание, но Налоговое управление США и многие жилищные кодексы считают ее оборудованием и, поэтому, не требуют запаса прочности в стеллажных конструкциях или у стеллажей для поддонов. Изготовители стеллажей установили стандарты в 1,95 запаса прочности для колонн и 1,65 для балок, и без обязательного запаса прочности для самой интегрированной стеллажной структуры. В то время как большинство кодексов для зданий требует запас прочности в 1,95 to 2,00 для структуры и всех ее элементов.
Один из видов экономии в стеллажной конструкции – это сокращение необходимой стали. Это, однако, приводит к дополнительной опасности в случае перегрузки, ветровой нагрузки и других факторов. Из-за ее высоты, расположение стеллажной конструкции по отношению к господствующим ветрам и ураганам – это важнейший вопрос проекта. Тем не менее, на проекты стеллажей внутри здания обычно не распространяются законы, требующие устойчивости при ветровой нагрузке, и кроме случаев, когда местные агентства по строительству требуют стандартов как при проектировании здания, довольно часто стеллажные конструкции недостаточно спроектированы с точки зрения строителя.
Чтобы обеспечить надежность объекта при применении стеллажных конструкций, проект должен основываться на стандартах кодекса о строительстве зданий, а не стандартов оборудования по обработке материалов. Это правило должно также применяться и к стеллажам внутри здания, так как ударная нагрузка при размещении паллет может повредить и разрушить стеллажную систему, с пагубными последствиями.
Проект крыши и стен
Возможны разные структурные варианты при проектировании склада. Одними из основных соображений при выборе конструкции крыши, или структурной системы склада, будут возможности местных строительных компаний. В некоторых частях Соединенных Штатов и Канады, стальные конструкции являются нормой из-за доступности стальных компонентов, повсеместного использования этих компонентов и профессиональных умений персонала подрядчика.
Там, где сталь труднее купить, сборный бетон более обычен. Это относится и к Европе, Латинской Америке, Азии и Африке. Объекты недвижимости, необходимые для изготовления компонентов сборного бетона для строительства стоят меньше, чем объекты, необходимые для производства конструкционной стали. Поэтому бетонные конструкции более обычны для слаборазвитых стран, развивающихся стран и многих регионов в Европе, где автодорожные ограничения затрудняют доставку стальных элементов.
Где есть в изобилии строевой лес, там обычны деревянные конструкции. Это особенно относится к северо-западной части Соединенных Штатов, где обработанное химическими реагентами, расслоенное красное дерево используется для колонн и стропил. У каждой из этих систем есть свои преимущества. Конечно, нужно признать, что местные особенности в строительстве и экономике очень важны, но давайте обсудим некоторые преимущества и недостатки разных способов строительства.
Строительство крыши
Во всех складских проектах желательно иметь крышу несущей конструкции. Периметр здания должен поддерживаться колоннами, а стены не должны нести на себе нагрузку. Несущие нагрузку стены ограничивают возможности по расширению и модификации здания. В данном случае мы не будем говорить о стенах из каменной кладки с пилястровыми колоннами, поддерживающими внешний периметр крыши.
Система опор крыши может быть конструкцией из готовых блоков с несущими балками. Недостатками этого типа конструкций являются коническая форма колонн, мешающая выполнению операций близко к стенам, обычная скатная крыша, увеличивающая объем работы для систем отопления или кондиционеров без особенных преимуществ для пользователя, а также стандартные размеры, которые иногда не совместимы с требованиями к размещению оборудования. Главными преимуществами этого типа конструкций являются их относительно низкая стоимость, быстрота постройки, и в некоторых случаях, возможность перемещения.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 184; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!