Определение геометрических размеров склада

Определение параметров ТГК начинается с исследования грузопотоков. Под гру­зопотоком понимают количество груза, перемещаемого по заданному направ­ле­нию или через данный пункт в одну сторону за единицу времени. Изме­ряются гру­зопотоки в т, м³, шт. за единицу времени (например, т/ч, м³/сут., шт./мес., тыс. т/год и т.п.). В ТГК различают грузопотоки внешние (по прибытию на склад и отправ­лению со склада) и внутрискладские (перемещения грузов между техно­ло­гиче­скими участками склада).

Расчетные суточные грузопотоки i-го груза по прибытию Q ^п_сi и по отправле­нию

Q ^о_сi могут быть определены по формулам:

,

где Q ^п_гi , Q ^о_гi – годовой объем соответственно прибытия и отправления i-го груза;

к^п_н, к^о_н – коэффициент неравномерности соответственно прибытия и отправле­ния;

Т_п, Т_о – число рабочих дней комплекса за год соответственно по приему и от­прав­лению груза.

Коэффициент неравномерности зависит от рода груза, ритмичности его поста­вок, характера производственного процесса, в котором он участвует. Его величина может быть установлена разными путями, например, методами статистиче­ского анализа гру­зопотоков за предшествующий период:

,

где - коэффициент вариации грузопотока, который равен отношению сред­не­квадратичного отклонения грузопотока к его математическому ожида­нию :

.

На практике коэффициенты неравномерности прибытия и от­правления прини­мают: для тарно-штучных и наливных грузов, металла, контейнеров к_н = 1,05…1,2; строи­тельных нерудных материалов, минеральных удобрений, твер­дого топ­лива, лесных грузов к_н = 1,1…1,25; зерна к_н = 1,5...3,5; овощей и фруктов к_н = 2...4. Боль­шие значе­ния имеют коэффициенты неравномерности по прибы­тию, мень­шие – по отправле­нию.

Число рабочих дней для железнодорожного транспорта общего пользования равно 365, для других видов транспорта, промышленных и иных предприятий оно определя­ется режимом их работы и характером производства:

Т _{п (о)} = Т_к - Т_в -Т_пр ,

где Т_к , Т_в , Т_пр - число дней в году соответственно календарных, выходных и праздничных; в России Т_пр = 10.

Характер внутрискладских грузопотоков обусловлен технологией выполнения складских операций. Одни грузы принимаются из транспортного средства непо­сред­ственно в зону длительного хранения, а оттуда выдаются в транспортные сред­ства. Другие проходят через несколько внутрискладских операций: входной учет, раскон­сервация, контроль качества, переукладка в складскую тару, хране­ние, ком­плектация отправок и т.п., сопровождающихся их перегрузками (пере­валками). Количество перегрузок (коэффициент перевалки) влияет на объем по­грузочно-раз­грузочных работ, а, следовательно, на потребное количество машин и оборудова­ния для их выполнения. Общий объем погрузочно-разгрузочных ра­бот за единицу времени называют грузопереработкой и определяют по формуле:

,

где Г - годовая грузопереработка, тыс. т-операций /год;

Q_гi – годовой грузопоток i –го груза, тыс.т /год;

к_i – коэффициент перевалки i –го груза, операций;

n – количество наименований грузов, поступающих на склад.

Для определения внутрискладских грузопотоков целесообразно составить тех­но­ло­гическую схему склада с отображением на ней внутрискладских перемеще­ний грузов (рис. 8.1.).

Рис. 8.1. Принципиальная технологическая схема грузопереработки

На этом складе возможны разные варианты выполнения ПРТС – работ при пе­ре­даче грузов с транспорта прибытия Т_приб на транспорт отправления Т_отпр :

1 – выгрузка на приемную площадку ПП;

2 – выгрузка в зону длительного хранения ЗХ;

3 – прямая перегрузка из транспорта Т_приб на транспорт Т_отпр;

4 – перегрузка с приемной площадки в зону длительного хранения;

5 – выдача груза с приемной площадки на транспорт Т_отпр;

6 – выдача груза из зоны длительного хранения на транспорт Т_отпр.

Величина грузопереработки на этом складе равна сумме всех шести указанных

грузопотоков, а доля каждого из них зависит от местных условий и режима по­ступ­ления грузов на склад.

Вместимость склада – количество грузов, единовременно размещенных в зоне хранения склада (т, м³, шт.):

где к_скi – коэффициент складочности для каждого рода груза от i =1 до n, по­сту­пающего на склад; он показывает долю грузопотока, проходящего через зону хра­нения;

Т_хрi – срок хранения i-го груза (или норма запаса i-го груза), сут.

Сроки хранения зависят от назначения склада, периодичности прибытия и от­прав­ления грузов, видов транспорта, характера основного производства у грузо­отправи­теля и грузополучателя и др. В условиях плановой экономики и государ­ственной собственности на средства производства сроки хранения (нормы за­паса) устанавли­вались нормативными документами, в настоящее время они оп­ределя­ются предпри­ятием исходя из экономической целесообраз­ности. Срок хранения (норму запаса) проектировщику, как правило, назначает заказчик.

Современный склад представляет собой сложную структуру – комплекс эле­ментов, взаимодействующих друг с другом и с элементами смежных про­из­вод­ственных и транспортных систем. Исходными данными для определения основных параметров склада: вме­сти­мости, длины, ширины, высоты, размеров грузовых фронтов – являются грузо­потоки и режим работы склада.

Различают общую, полезную и дополнительную площадь складских помеще­ний. Общая площадь — это площадь всего склад­ского помещения. Она опреде­ля­ется по формуле:

F_общ = f _пол + f_пр + f_сл + f_об + f_всп ,

где f _пол — полезная площадь (площадь складирования), то есть площадь, заня­тая не­посредственно под хранимым материалом (стеллажами, штабелями, закро­мами, бунке­рами и другими приспособлениями для хранения материалов);

f_пр — площадь, занятая приемочными и отпускны­ми площадками (зоны при­емки и выдачи материалов);

f_сл — служебная площадь, то есть площадь, занятая контор­скими , бытовыми и дру­гими служебными помещениями;

f_об — пло­щадь, занятая стационарным подъемно-транспортным и другим обору­до­ванием (подъемниками, конвейерами и др.) ;

f_всп — вспомогательная площадь, то есть площадь, за­нятая проездами и прохо­дами.

Площадь склада может быть определена методами

· удельных нагрузок,

· коэффициента заполнения объема,

· элементарных площадок

· технологической компоновки.

Метод удельных нагрузок на 1 м² площади пола является наи­более про­стым и удоб­ным. Однако им можно пользовать­ся тогда, когда известна для данного вида ма­териала на­грузка на 1 м² площади. Расчетная формула для опре­деления полез­ной площади склада в этом случае имеет вид:

,

где Е_склi — величина установленного запаса соответст­вующего материала на складе, т;
s — нагрузка на 1 м² площади пола, т.

Величина удельной нагрузки ограничивается как характеристиками склада, так и характеристиками груза: прочностью одежды складской площадки, межэ­таж­ного перекрытия складского здания, прочностью тары и упаковки штучных гру­зов, недо­пустимостью раздавливания некоторых насыпных грузов в нижних слоях штабелей (например, кокса).

Полезная площадь складов навалочных грузов с помощью удельных нагрузок легко определяется, если они хранятся в закромах с вертикальными стенками. Если же они размещаются в штабелях, то нужно учитывать углы естественного откоса и конфигурацию штабеля в плане. В этом случае предпочтителен метод технологиче­ской компоновки.

При приближенных расчетах общая площадь складов F_общ может опреде­ляться в зависимости от полезной пло­щади f_пол через коэффициент использо­ва­ния α по фор­муле:

.

Под коэффициентом использования площади понима­ется отношение по­лезной площади склада к общей его площади. Значение величины α все­гда меньше еди­ницы. Сред­ние значения коэффициента использования и на­грузки на 1 м² пло­щади складов приводятся в табл. 8.3.

Таб­лица 8.3.

Средние нагрузки и коэффициенты использования площади складов

Примечание: Нижний предел коэффициентов применяется при использовании на складе на­польного транспорта, а верхний — подвесного транспорта.

Метод коэффициента заполнения объема. Под коэффициентом заполне­ния объема b понимается отношение объема материала, вмещающегося в шта­бель, закром, стеллаж и т. п., V₁ к их геометрическому объему V_об (рис.8.2)_, то есть:

.

Рис. 8.2. Схема расчета методом коэффициента заполнения объема

Значение этого коэффициента всегда будет меньше единицы. Коэффициент b характеризует плотность уклад­ки того или иного материала в соответствую­щие устрой­ства для его хранения. Пользуясь коэффициентом запол­нения объ­ема b, можно определить вместимость любого оборудования для хранения материалов и изделий (ячейки, стеллажи, штабеля, за­крома, бункера и т. п.) по формуле

q_o6=V_обgb ,

где V_об — геометрический объем соответствующего обо­рудования, м³;

g — объемная масса материала или изделия, т/м³.

Для оборудования (стеллажа, закрома, бункера), имеющего простую объемную форму (кубическую, призматическую, прямоугольного параллелепипеда и др.), вме­стимость определяется по формуле

q_o6= lbhgb ,

где l, b, h — длина, ширина и высота соответствующего оборудования для хране­ния, м.

Зная количество груза, подлежащего хранению Е_скл, потребное количе­ство обо­рудования n (ячеек, стел­лажей, бункеров, закромов) оп­реде­ляют по формуле:

n = Е_скл / q_o6.

Если известны габаритные размеры принято­го оборудования для хранения грузов в плане и его потребное количество, можно установить полезную пло­щадь для хра­нения данного вида материала или изделия по формуле

f_полi = lbn = f_обn,

где f_об— площадь стеллажа, бункера, закрома, м².

Подсчитав таким способом полезную площадь для хранения отдельных видов или групп материалов и изделий и суммируя ее, получают общую полезную пло­щадь склада:

f_пол = Sf_полi.

Метод элементарных площадок предложен Б.А. Аннинским. Склад в плане при этом рассматривается как сумма n_эп отдельных элементарных площадок вме­стимо­стью Е_эп, которые могут многократно повторяться в соответствии с по­треб­ной вме­стимостью склада, т:

Е_скл = n_эп Е_эп .

Названный метод может применяться при проектировании открытых складов на­валочных грузов, контейнерных площадок, складов тарно-штучных грузов. Первый шаг после принятия технологических решений состоит в выборе элемен­тарной пло­щадки. Например, требуется определить размеры прирельсового склада пакетиро­ванных тарно-штучных грузов, обслуживаемого электропогруз­чиками и имеющего один продольный проезд.

За элементарную площадку может быть принят фрагмент, выделенный на рис.8.3, пунктирными линиями, длиной L_эп, равной расстоянию между осями дверей крытых вагонов, и шириной В_эп, равной сумме полуширины габарита приближения строе­ний (3000 мм), расстояния от оси пути до края рампы (1920 мм), ширины железно­дорожной b₁ и автомобильной b₄ рампы, ширины подъезд­ной автодороги (6000 мм), а также ширины склада В. Ширина склада В прини­мается на первом шаге из ряда строительных модулей, кратных 6 м. На практике распространены конструкции ши­риной пролета 18, 24, 30 м. Ширина рамп при­нимается с учетом размеров электро­погрузчиков и возможности размещения на них пакетов для временного хранения (не менее 3 м).

На втором шаге определяется вместимость одной элементарной площадки. На складе предусматривается продольный проезд шириной b₃ и поперечные про­езды шириной а, а также проходы между стеной склада и штабелем шириной b₂. Раз­меры штабелей, в которых размещаются пакеты, составляют:

Зная размеры штабеля, размеры пакетов и допустимое по условиям хранения груза число ярусов их размещения, несложно определить количество пакетов в одном штабеле, а, следовательно, и вместимость одной элементарной площадки Е_эп.

Тогда требуемое число элементарных площа­док полу­чают как частное:

n_эп= Е_скл / Е_эп .

А длина складского здания составит:

L= n_эпL_эп.

Длина здания принимается кратной 6 или 12 м с учетом размеров строитель­ных модулей. Специалисты считают, что рациональным для складского здания является соотношение B:L=1:3. Если получились существенно отличающееся со­отношение, то следует изменить ширину склада и выполнить повторный рас­чет. Полезная площадь склада, изображенного на рис.8.3., определится по формуле:

f _пол = 2n_эпВ_шL_ш.

Метод элементарных площадок не является универсальным. Он не применя­ется для закромных, шатрово-полубункерных складов, а также для складов, об­служиваемых разнотипными ПРМ. Этот метод не учитывает площадок, необхо­димых для вы­полнения таких внутрискладских операций, как прием, сорти­ровка, рас­паковка и упаковка грузов, взвешивание и др., требующих при компо­новке плана склада до­полнительной площади.

Рис.8.3. Схема расчета методом элементарных площадок

Универсальным и более точным является метод масштабной техноло­гиче­ской компоновки склада в комплексной увязке с при­мыкающими к нему участ­ками про­изводства. При этом полезную площадь склада рекомендуется опреде­лять по рас­четной нагрузке, устанавливаемой в каждом конкрет­ном случае в за­висимости от способа укладки, принятого в соответствии с характери­стикой груза и техниче­скими возможностями используемых средств ме­ханизации.

Получив по выявленной нагрузке полезную площадь склада f_пол вместо ори­ен­ти­ровочного расчета общей площади по при­ближенным коэф­фициентам ис­поль­зова­ния площади, целесообразно общую площадь склада определять расче­том по эле­ментам: площади на проходы и проезды, площадки приема и отпуска грузов, кон­сервации и расконсервации из­делий, сортировки и комплектации, а также площадь для служебных и бытовых по­мещений.

Площадь приемочно-сортировочных и отпускных площадок рассчитывают ис­ходя из хра­нения среднесуточного поступления или отпуска материа­лов и удель­ной на­грузки на 1 м² этих площадок. На складах с большим объемом работ прие­мочные и отпускные площадки уст­раиваются отдельно. Необхо­димая вели­чина приемочной площадки опре­деляется по формуле

f_пр = Q_срТ_пр / qH ,

где Q_ср — среднесуточное поступление материалов на склад, т;
q — на­грузка на 1 м² площади (принимается примерно 0,25 от средней нагрузки на 1 м² полезной площади по складу в зависимости от харак­тера хранимого ма­те­риала), т/м²;

Т_пр — количество дней нахожде­ния материалов на приемочной пло­щадке (при­ни­ма­ется до 2 дней);

H – высота укладки груза на приемной площадке, принимается до 1,5 м.

Размер отпускной площадки определяется по анало­гичной формуле.

На крупных строящихся базах вместо отдельных сравнительно небольших приемочно-отпускных площадок пре­дусматриваются экспедиции приема и от­пуска гру­зов. Площади этих экспедиций определяются рассмотренным выше ме­тодом. Эти экспедиции оснащаются весовыми приборами, а также необходи­мым подъемно-транспорт­ным, расфасовочным и другим оборудованием.

Служебная пло­щадь складов включает конторские и необходимые быто­вые уст­ройства (гардеробные, умывальные, уборные, ком­наты принятия пищи, ку­ритель­ные и др.). Площадь кон­торы склада рассчитывается в зависимости от числа рабо­тающих. При штате до 3 работников площадь конторы принимается по 5 м² на ка­ждого человека, от 3 до 5— по 4 м², при штате более 5 — по 3,25 м² и т. д.

Во всех отапливаемых складских помещениях с коли­чеством рабочих более 15 человек в одну смену должны предусматриваться бытовые помещения (гар­дероб­ные, умывальные и уборные). Площадь этих помещений уста­навли­вается по сани­тарным нормам проектирования промышленных предприятий и строи­тельным нормам и правилам, например, гардеробные – 0,72 м² на 1 ра­ботаю­щего, душевые – 1 кабина на 5 человек, помещения для обогрева рабо­чих – 0,1 м² на 1 работаю­щего в наиболее многочисленной смене, но не менее 12 м². Для работающих в неотапливаемых склад­ских помещениях гардероб­ные, умываль­ные и уборные могут располагаться в соседних зданиях.

Площадь, за­нятая стационарным подъемно-транспортным и другим обо­ру­до­ванием и уст­ройствами (подъемниками, конвейерами, насосами, вентиля­то­рами и др.), оп­ределяется исходя из габаритов этого обору­дования в плане и проходов для об­служивающего пер­сонала.

К вспомога­тельной площади f_всп относят площадь, занятую прохода­ми и про­ездами. Размеры проходов и проез­дов в склад­ских помещениях определяются в зависимости от габари­тов хранящихся на складе материалов, размеров грузообо­рота, вида применяемых подъемно-транспортных машин. Главные про­ходы, где перемещаются основные транспортные средства, дол­жны быть про­ве­рены на возможность свобод­ного поворо­та в них напольных подъемно-транс­портных средств (те­лежек, меха­нических погрузчиков и др.). Они также должны рассчи­тываться в необходимых случаях на встречное движение этих механизмов. Для этой цели пользуются фор­мулой

А = 2ш+3с,

где А — ширина проезда, м;
ш — ширина транспортного средства (или транспортируемого груза), м;
с — ши­рина зазоров между транспортными средствами, между ними и стелла­жами (штабелями) по обе стороны проезда (принимается 0,15…0,20 м).

При одностороннем движении:

А=ш+2с.

Ширина проездов рекомендуется при развороте на 90° для фронтальных элек­тро­погрузчиков грузоподъемностью 0,5…3,0 т соответственно 3,0…4,5 м, для мостовых кранов-штабелеров, управляемых с пола — 1,5 м, при управлении из кабины — З м, а для стеллажных кранов-штабелеров — 1 м. Она уточняется в со­ответствии с техническими характеристиками ПТМ. Проходы для об­служиваю­щего персо­нала между штабелями или стеллажами принимают рав­ными 0,8…1,2 м.

Полученные указанным выше методом расчетные дан­ные составляют об­щую площадь склада F_общ и являются исходными для осуществления плани­ровки склада.

Планировка склада

Под планировкой понимается размещение полученных по расчету стеллажей, бун­ке­ров, шта­белей и других приспособлений для хранения материалов на плане склада с уче­том необходимых проездов и проходов. При осуществлении внут­ренней плани­ровки складских помещений необходи­мо учитывать следующее:

· принятая сетка колонн в складе не должна мешать свободному переме­ще­нию транспортных средств и воз­можности разворота длин­номерных ма­териалов при их перемещении, укладке и выемке из мест хранения (стел­лажей и штабелей);

· для удобства производства погрузочно-разгрузочных работ, особенно с тя­желовесными грузами, на складах с большим грузооборотом не­обхо­димо вводить железно­дорожные пути внутрь складского помеще­ния, обо­рудо­ванного в этих случаях балочными, мостовыми кранами или кра­нами-штабелерами. Этот ввод обычно делают с торцовой сто­роны. Ввод может быть тупиковым или сквоз­ным. Перемещение мате­риалов должно производиться по принципу прямого грузового потока от мест разгрузки до мест хранения и от мест хранения к местам от­грузки;

· приемочно-сортировочная площадка должна распола­гаться у дверей раз­гру­зочного фронта склада. При нали­чии в складе нескольких две­рей может быть принято не­сколько приемочно-сортировочных площа­док;

· сортировочно-отпускная площадка должна распола­гаться у дверей отгрузочного фронта склада. При нали­чии в складе нескольких две­рей может быть принято не­сколько отпускных сортировочно-комплек­товоч­ных пло­ща­док;

· главные транспортные поперечные проходы (проезды) следует прини­мать ме­жду приемочными и отпускными дверями (воротами) склада. Ко­личество продольных про­ходов (проездов) принимается в зависимо­сти от плани­ровки и ширины склада;

· стеллажи и штабели в складских помещениях следу­ет располагать, как пра­вило, перпендикулярно главной продольной оси здания в целях осве­ще­ния проходов меж­ду стеллажами и штабелями естественным светом из окон продольных стен;

· при размещении стеллажей и штабелей необходимо стремиться к макси­мальному использованию площади склада;

· контору склада и бытовые помещения рекомендуется располагать в торце ­ск­ладского здания. Контора склада должна иметь выход на рампу.

Габаритные размеры складских помещений в плане должны устанавли­ваться так, чтобы длина склада L была не менее длины потребного фронта по­гру­зочно-раз­грузочных работ, т. е.

L L_гр.

При определении размеров складов неукоснительного выполнения требуют нормы пожарной безопасности. СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», НПБ 105-95 «Определение категорий помещений в зданиях по взрывопожарной и пожарной опасности» устанавливают категории складов, сте­пени огнестойкости и классы конструктивной пожарной опасности зданий, в за­висимости от которых принимаются решения по планировке.

При решении вопроса об этажности и высоте складов необходимо в каждом от­дельном случае учитывать: габариты, вес и количество материалов, под­ле­жа­щих хранению на складе; удельную нагрузку на 1 м² пола склада; способы пе­ремеще­ния мате­риалов на складе; условия размещения складов на ген­плане; применяе­мые средства механизации складских процессов и др. В то же время объемно-планировочные решения по складу напрямую связаны с противо-ожарными требованиями. Так, в соответствии со СНиП 31-04-01 число этажей и высоту зданий следует принимать на основании результатов сравнения технико-экономических показателей вариантов размещения складских помещений в зданиях различной этажности, но в пределах, установленных табл. 8.4.

Таблица 8.4.

Максимальные значения высоты и площади этажа

Высота одноэтажных зданий I, II и III степеней огнестойкости класса С0 не нормируется. Высоту одноэтажных зданий IV степени огнестойкости классов С0 и С1 следует принимать не более 25 м, классов С2 и С3 - не более 18 м (от пола до низа несущих конструкций покрытия на опоре). По вычисленной одним из спосо­бов по­лезной площади склада определяются его размеры в плане. Возможны разные варианты расположения складского обо­рудования для хранения гру­зов (стелла­жей, штабелей, закромов, сило­сов, бунке­ров). При выборе варианта сле­дует стре­миться к минимальной об­щей площади склада. Ширина зданий крытых одно­про­летных складов прини­мается 12, 18, 24, 30 и 36 м. Длина склада прини­мается кратной 6 ; 12 или 18 м в зависимости от принятой сетки колонн. Подходы к оп­реде­лению размеров складов обусловлены характеристиками хра­нящихся в них грузов.