Проектування земляних робіт



Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Кіровоградський національний технічний  університет

Кафедра: “Будівельних, дорожніх машин та будівництва”

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

з дисціплини технологія будівельного виробництва

на тему: проектування земляних робіт

 

 

Пояснювальна записка

ПЗР 86.000.000. ПЗ

Виконав: студент гр. БП-09-2

                                                        __________Сніжко Б. С.

               “ ___ “  _____________ 2011 р.

                                Перевірив: викладач

                            __________ Попов Г. А.

                                                      “ ___ “  _____________ 2011р.

 

 

 

 

 

 

 

Кіровоград 2011 р.

 

 

Вступ

За останні десятиріччя  технологія будівельного виробництва, як наукова дисципліна одержала великий  розвиток. Одним з основних навиків  в технології будівельного виробництва  є кваліфіковане проектування різного  виду будівельних процесів.

Проектування - трудомісткий і кропіткий процес, який вимагає  вивчення спеціальної літератури, нормативних, довідкових та ілюстрованих матеріалів. Будівельники–технологи не повинні  забувати, що результат їх праці  – об’єкти довгострокового використання. Тому повинні забезпечити на довгий строк експлуатації споруд і будівель потрібний запас довговічності  з мінімальними ремонтами та здібністю  в подальшому реконструювання в  процесі удосконалення виробництва  та поліпшення битових умов. Від  проектування земляних робіт, їх трудомісткості, строків виконання, вартості, якості і надійності залежить ефективність будівництва в цілому.

Разом з тим структура  задач технологічного проектування, послідовність та методи їх вирішення, ще недостатньо чітко виражені, існує  ряд недоліків ліквідувати які  можна за рахунок підвищення рівня  організації проектування будівельних  процесів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. РОЗШИФРОВКА ВАРІАНТНОГО ЗАВДАННЯ

1. Варіант – 86

2. Номер площадки –  2 (рисунок 1.1)

3. Тип споруди – 4 (рисунок 1.2)

4. Тип фундаменту –  А  (рисунок 1.3)

5. Найменування та група  грунту – супісок, 1–а група

6. Відстань транспортуванння  грунту – 10 км.

7. Довжина сторони квадрата  – a=50 м.

8. Знак різниці g1-g2  - “ - “

9. Перевищення горизонталей Dg = 0,5м

10. Номер залікової книжки – 0910134

Розраховуємо відлік першої горізонталі за формулою

,

де n – номер останіх двох цифр заліковой книжки.

 

м

м

м

м

м

м

 

 

Рисунок1.1 Майданчик №2

 

 

Рисунок 1.2 Споруда

 

Рисунок 1.3 Фундамент типу А

 

    1. Підготовка вихідних данних для проектування

2.1 Визначенння чорних відміток вершин квадратів

              Визначення чорних відміток вершин квадратів виконують за  формулою

,

де    gn – відмітка нижчої горизонталі квадрата, м;

        Dg – перевищення однієї горизонталі над іншою, м;

        l – відстань між нижчою  з горизонталей та вершиною квадрата, м;

      L – відстань між горизонталями, м;

       i.j – номер ряда та стовпця відповідно.

 

 м 
м

 м 

Інші значення чорних відміток знаходять аналогічно, після чого їх заносять до табл.2.1

Таблииця 2.1 – чорні відмітки вершин квадратів

Вершина квадрата

Відмітка меньшої горизонталі

l,

м

L,

М

 

Dg

Чорна відмітка

H1.1

214,5

11

14

0,5

214,89

H1.2

214,5

4

12

0,5

214,67

H1.3

214

7

10

0,5

214,35

H1.4

214

2

10

0,5

214,1

H1.5

213,5

9

11

0,5

213,91

H1.6

213,5

5

10

0,5

213,75

H1.7

213,5

12

16

0,5

213,88

H2.1

214,5

3

12

0,5

214,63

H2.2

214

3

10

0,5

214,15

H2.3

213,5

9

12

0,5

213,88

H2.4

213,5

4

13

0,5

213,65

H2.5

213

7

9

0,5

213,39

H2.6

213

15

19

0,5

213,39

H2.7

213,5

11

14

0,5

213,89

H3.1

214

8

10

0,5

214,4

H3.2

213,5

6

11

0,5

213,77

H3.3

213

10

12

0,5

213,42

H3.4

213

3

10

0,5

213,15

H3.5

213

5

6

0,5

213,42

H3.6

213,5

6

11

0,5

213,77

H3.7

214

5

8

0,5

214,31

H4.1

214

6

12

0,5

214,25

H4.2

213,5

4

10

0,5

213,7

H4.3

213

11

17

0,5

213,32

H4.4

213,5

1

12

0,5

213,54

H4.5

213,5

8

12

0,5

213,83

H4.6

214

3

8

0,5

214,19

H4.7

214,5

4

7

0,5

214,79

H5.1

214

9

11

0,5

214,41

H5.2

213,5

11

13

0,5

213,92

H5.3

213,5

7

12

0,5

213,79

H5.4

213,5

10

11

0,5

213,95

H5.5

214

5

9

0,5

214,28

H5.6

214,5

4

8

0,5

214,75

H5.7

215

5

8

0,5

215,33


 

2.2 Визначення проектних (червоних) відміток вершин квадратів

  При плануванні  площадки з нульовим балансом  земляних мас червона відмітка  визначається за формулою

 м,

де  – сума відміток вершин, які відносяться тільки до одного квадрата;

      – сума чорних відміток вершин загальних для 2-ох квадратів;

      – сума чорних відміток вершин загальних для 4-ох квадратів.

      n – кількість квадратів.

 

  

2.3 Визначення робочих відміток вершин квадратів.

Робочі відмітки вершин квадратів визначають, як різницю  між червоною та чорною відмітками

,

де Нпр – проектна відмітка площадки;

Нi.j – чорна відмітка вершини квадрата;

n – номер квадрата;

k – номер вершини квадрата.

h1,1 =213,88-214,9= -1,02 м            h1,3 = 213,88-214,37= -0,49м

h1,2 =213,88-214,65= -0,77 м           h1,4 = 213,88-214,1= -0,22м

Аналогічно виконують  подальші розрахунки і отримані дані заносять до табл.2.2

Таблиця 2.2 – Обсяги планувальних робіт

 

№

квадра ту

Робоча позначка

Сер. робоча позначка, м

Площа квадрата, м2

Обсяги робіт, м3

h1

h2

h3

h4

Насип

Виїмка

Насип

Виїмка
Насип
Виїмка

1

-1,02

-0,77

-0,28

-0,74

-

0.7

-

2500

-

1756,00

2

-0,77

-0,49

0,02

-0,28

0.007

0.51

29.41

2470.59

0.21

950,00

3

-0,49

-0,22

0,21

0,02

0.115

0.355

873.8

1626.2

35,00

335,00

4

-0,22

-0,02

0,51

0,21

0.12

0.36

1932.9

567.1

338,00

38,00

5

-0,02

0,12

0,49

0,51

0.373

0.007

2495.13

4.87

688,00

0.03

6

0,12

0,01

-0,01

0,49

0.207

0.003

2496.14

3.86

381,00

0.01

7

-0,74

-0,28

0,08

-0,53

0.027

0.517

81.97

2418.03

2,00

921,00

8

-0,28

0,02

0,47

0,08

0.190

0.04

1833.4

666.6

239,00

58,00

9

0,02

0,21

0,74

0,47

0.36

-

2500

-

900,00

-

10

0,21

0,51

0,46

0,74

0.48

-

2500

-

1200,0

-

11

0,51

0,49

0,09

0,46

0.388

-

2500

-

969,00

-

12

0,49

-0,01

-0,41

0,09

0.29

0.21

1527.77

972.23

210,00

110,00

13

-0,53

0,08

0,17

-0,39

0.125

0.46

732.75

1768.25

33,00

452,00

14

0,08

0,47

0,56

0,17

0.32

-

2500

-

800,00

-

15

0,47

0,74

0,35

0,56

0.53

-

2500

-

1325,0

-

16

0,74

0,46

0,06

0,35

0.403

-

2500

-

1006,00

-

17

0,46

0,09

-0,33

0,06

0.203

0.11

1665.68

834.32

247,00

72,00

18

0,09

-0,41

-0,89

-0,33

0.03

0.543

93.14

2406.86

3,00

965,00

19

-0,39

0,17

-0,05

-0,52

0.057

0.32

464.00

2036.00

16,00

510,00

20

0,17

0,56

0,08

-0,05

0.27

0.017

2495.63

4.37

477,00

2,00

21

0,56

0,35

-0,08

0,08

0.33

0.027

2468.67

31.33

572,00

4,00

22

0,35

0,06

-0,43

-0,08

0.205

0.255

1390.15

1109.85

114,00

177,00

23

0,06

-0,33

-0,88

-0,43

0.02

0.547

65.41

2434.59

1,00

989,00

24

-0,33

-0,89

-1,41

-0,88

-

0.878

-

2500

-

2194,0

Разом

9556,00

9533,00


2.4 Побудова нульової лінії.

Для побудови нульової лінії потрібно розрахувати відстані прокладання  лінії від вершин квадратів по формулі:

де  , - робочі позначки;

а – довжина квадрата.

 

Таблиця 2.3 – Відcтані до нульової лінії

Вершини між якими проходить “ Нульова лінія ”

ХА

ХВ

ХС

ХD

ХE

Відстань  до точки

5.56

1.75

20,93

48.03

46.6

Вершини між якими проходить “ Нульова лінія ”

ХF

ХG

ХH

XI

ХJ

Відстань  до точки

38.9

43.44

31.25

38.63

19.23

Вершини між якими проходить “ Нульова  лінія ”

ХK

ХL

ХM

ХN

ХO

Відстань  до точки

25

12.5

6.12

7.69

10.7

Вершини між якими проходить “ Нульова  лінія ”

ХP

ХQ

XR

    

Відстань  до точки

9

49

25

    

 

2.5 Підрахунок обсягів планувальних робіт.

Об`єм ґрунту в квадратах при  плануванні майданчика визначається по формулі:

де F- площа квадрата або фігури ;

- середня робоча позначка  м.

         Об`єм ґрунту  в квадраті №1

Об’єми ґрунтів для інших  квадратів занесено до таблиці 2.2

Аналогічно виконуємо подальші розрахунки, отримані результати заносимо у табл.2.2

2.6 Підрахунок об’єму грунта у відкосах насипу та виємки.

Виконаємо підрахунок об’єму грунту в укосах насипу та виїмки за формулами

 м3,

де Vк.п. – об’єм грунту кутової чотирьохгранної піраміди;

     m – коефіцієнт закладання укосу;

     h – робоча відмітка, м.

 м3

 м3,

де Vб.п. – об’єм грунту бічного призматоїду;

    h11, h12 – відмітки зовнішніх кутів квадрата, м.

 м3

 м3,

де Vп.п.к. – об’єм грунту піраміди перехідних квадратів;

    a1 – частина перехідного квадрата, що належить данному елементу укоса.

 м3

З аналогічно виконаних подібні обчислення, отримані результати заносимо до табл.2.4

Таблиця 2.4  – Об’єми грунту у відкосах

№

квад-рата

Робочі відмітки квадратів, м3

Об’єм грунта у відкосах, м3

4-х гр. піраміда

бічного призматоїду

піраміди перехідних квадр.

h11

h12

Н(+)

В(–)

Н(+)

В(–)

Н(+)

В(–)

1

-1.02

-0.77

       -

0.8

-

30.2

-

-

   2

-0.77

-0.49

-

-

-

15.1

-

-

   3

-0.49

-0.22

-

-

-

12.5

-

-

   4

-0.22

-0.02

-

-

-

3.61

-

-

   5

-0.02

0.12

-

-

-

-

0.16

0.00056

6

0.12

0.01

0.00000075

-

1.81

-

-

-

6

0.01

-0.01

-

-

-

-

0.0038

0.0038

12

-0.01

-0.41

-

-

-

2.15

-

-

18

-0.41

-0.89

-

-

-

28.25

-

-

24

-0.89

-1.41

-

2.1

-

50.44

-

-

24

-1.41

-0.88

-

-

-

50.04

-

-

23

-0.88

-0.43

-

-

-

28.37

-

-

22

-0.43

-0.08

-

-

-

8.77

-

-

21

-0.08

0.08

-

-

-

-

0.04

0.04

20

0.08

-0.05

-

-

-

-

0.05

0.012

19

-0.05

-0.52

-

0.053

-

4.02

-

-

19

-0.52

-0.39

-

-

-

7.82

-

-

13

-0.39

-0.53

-

-

-

7.996

-

-

7

-0.53

-0.74

-

-

-

15.26

-

-

1

-0.74

-1.02

-

-

-

   29.29

-

-


 

 

         2.7 Складання  балансової відомості земельних  робіт.

Підрахувавши суму об’ємів грунту в уклонах насипу та виїмки складемо балансову відомість земляних робіт. Для цього визначимо додатковий об’єм грунту внаслідок залишкового  розпушення.

 м3,

де Vвк – об’єм грунту у квадратах, м3;

    Vву – об’єм грунту у відкосах, м3;

     kр – клефіцієнт розпушення.

Коефіцієнт розпушення для супіску  дорівнює kр=3%

 м3

 

 

 

Розрахункові дані заносимо в відомість балансу земляних робіт

Робочі відмітки

Hасип, м3

(+)

Виїмка, м3

(-)

Об’єм грунту в межах квадратів

9556

9533

Об’єм грунту в укосах

2

297

Об’єм грунту внаслідокрозпушення

-

294.9

Разом:

9558

9830


 

Баланс: 9588-9830= -242м3

На основі розрахованих данних знайдемо розходження в об’ємах між  виїмкою та насипом при нульовому  балансі земляних мас. За умовою це розходження не повинно перевищувати 5% .

 

де VНз – сумарний об’єм насипу, м3;

     VВз – сумарний об’єм виїмки, м3.

 

 Визначення  середньої дальності переміщення  грунту із виїмки у насип.

Для визначення відстані переміщення  потрібно визначити центри мас насипу та виїмки за формулами:

а) для визначення центру ваги

,  
,

де Х, Y – координати центрів ваги насипу чи виємки окремих квадратів;

     V – об’єм грунту в ціх квадратах.

 

 

б) для визначення середньої дальності  переміщення грунта на окремих ділянках

,

де Y, X – координати визначених центрів ваги;

 м.

 м.

в) визначаємо середню дальність  переміщення грунта при концентричному розташуванні горизонталей

,     

де  li – середня відстань переміщення ґрунту на i–й ділянці, м;

Vi – обсяг робіт на i–й ділянці, м3;

n – кількість ділянок.

 

м.

2.8 Підрахунок обсягу робіт з копанням траншей

Тип фундаменту: стрічковий.

Довжина по низу траншей поздовжніх і поперечних, які влаштовуються  тільки по основним осям, визначається так же як і довжина котловану  відповідно:

,

де Lo і Bo – відстань між зовнішніми осями будинку, відповідно поперечними й поздовжніми, м;

bф – ширина підошви фундаменту, м;

c – відстань від фундаменту до кромки котловану по низу для пересування людей, встановлення кріплення, опалубки та ін., м.

м.

м.

 

Ширина траншеї визначається за формулою:

м.

Розміри траншей по верху збільшуються на величину закладин.

 

,

,

де m – коефіцієнт укосу для тимчасових земляних споруд;

    hзф – глибина закладання фундаменту, м.

м.

м.

м.

Визначення  об’єму грунту в траншеї

Для розрахунку траншею ділимо на ділянки

Vт =

 

Vт =456 м3

Vт =1260 м3

Vт =229.14 м3

Vт =446.22 м3

Vт =795.72 м3

Vт =144.48 м3

Vт =48.48 м3

Vзаг=

 

Vзаг=456+1260+229.14+446.22+795.72+144.48+48.48=3380.04 м3

 Обєм  грунту витіснений спорудою

 

Vс =Vзаг- Vф

Vс=3380.04-413.28=2116,5522  м3

де:

Vф – об’єм фундаменту, м³;

 

 

       Ескаватор не доробляє до проектної  позначки низу фундамента 15см.Тоді об’єм який розробляється в ручну буде дорівнювати 169 м3

 

Визначення потрібних  параметрів засобів механізації  земляних робіт.

При планувальних роботах  основним параметром для вибору засобів  механізації земляних робіт є  середня відстань переміщення грунту та його категорія.

При копанні котлованів ямок такі  основні параметри  для вибору екскаваторів

  • потрібна глибина копання;
  • потрібний радіус копання;
  • потрібний радіус вивантаження грунту;
  • потрібна висота вивантаження грунту.

   

   Дані для вибору засобів механізації

Обєм  грунту:

       Насип-9556м3

        Виїмка – 9533 м3

Середня відстань переміщення грунту

        Lсер=121.43 м

Обєм  грунту в траншеях:

        -загальний                                                Vзаг=3380.04м3

        -механізований                                        Vмех =3211.04 м3         

        -ручний                                                     Vр=169 м3

        -споруди                                                   Vс = 413.28 м3

        -зворотня засипка                                    Vзс=2966.76 м3

При транспортуванні грунту  використовують автосамоскиди. Основним параметром для вибору є ємність  ковшу екскаватора.

Вибір за технічними характеристиками засобів механізації  земляних робіт.

4.1. Вибір  машини для планування місцевості.

 

Попередній вибір ведучої  машини.

Ведуча машина вибирається  для даних умов виконання ведучого процесу в запланованому комплексі  робіт.

Для розробки та переміщення грунту з виїмки в  насип вибирають скрепер та бульдозер,так  як відстань переміщення грунту складає-121м. Для розробки грунту та його переміщення вибирають скрепер та бульдозер з об’ємами ковшів 6 та 7.5 м³.

 

Таблиця 4.1

       

Показники

Бульдозер Д-384А

Скрепер

Д-374А

Ємність ковшу, м3

7.5

6

Марка тягоча(машини)

ДЄТ-250

Т-100М

Потужність тягача, л.с.

271

108

Ширина різання – a, м

3,5

2.67

Найбільша товщина зрізання стружки – h, м

0.34

0.3

Товщина шару насипання, м

Розміри відвалу, м:

Підйом відвалу над грунтом, м:

Заглиблення відвалу в грунт, м:

Об’єм грунту у відвал, м:

Кут різання:

-

4,5х1,55

0,84

0,34

7,5

50-60

0.15-0.5

-

-

-

-

-

Швидкість руху, км/год:

  • при різанні – Vн
  • при развантажені – Vр
  • при русі завантаженого – Vз
  • при русі порожнього – Vп

 

2,3

-

-

12,5

 

1.5-1.6

4.5-6.4

3.8-4.5

6.5-10

Мінімальний шлях завантаження скрепера – Lmin, м

-

25

Час розвантаження ковша  – tр, с

-

20

Габарітні розміри, м:

  • довжина
  • ширина
  • висота

 

6,9

4,5

3,18

 

8.4

3.03

3.09

Вага (без трактора), кг

28535

7313


 

    Ущільнення грунту 

Причіпний каток на пневмоколісному ходу

Маса  ущільнюючого приладу  25 т

Товщина ущільнюючого шару 30 – 35см

Кількість проходок  6шт

         

 

 4.2 Підбір машин для розробки котловану.

 

При розроблені котловану основним процесом є риття  котловану. Для цих цілей переважно  використовують екскаватори.

    Вибирають два різних екскаватора  зі зворотною лопатою з об’ємом  ковша 0,25 та 0,4м³

 

Таблиця 4.2 – Ексковатори

Показники

Е-2515А

Е-652Б

Ємність ковшу, м3

0.25

0,65

Найбільша глубина копання  котловану, м

3,3

5,8

Найбільший радіус копання  – Rк, м

5

9,2

Початковий радіус вивантаження, м

2,7

5

Кінцевий радіус вивантаження, м

2,65

8,1

Початкова висота вивантаження, м 

2,6

2,3

Кінцева висота вивантаження, м

2,6

5,2

Тривалість цикла, сек.

20

21

Тип ходового пристрою

колесний

гусеничний

Габаритні розміри, м:

  • довжина
  • ширина
  • висота

 

6,48

2,1

3,9

 

4,61

2,88

3,28

Потужність двигуна, л.с.

Швидкість руху, км/год:

55

15.4

108

1,3


 

 

                      4.3. Вибір машини для транспортування  грунту

 

   Для транспортування  грунту приймають автосамоскиди  ЗИЛ -585 з об’ємом кузова 2,4 м³  та МАЗ-205-3,6 м³

 

Таблиця 4.3 – Автосамоскиди

 

Показники

МАЗ-205

ЗИЛ-585

Вантажопід’ємність – m, т

5

3,5

Ємність кузова, м3

3,6

2,4

Мінімальний радіус повороту, м

8,5

8

Висота до верха борта  – hб, м

2,14

1,78

Рекомендуєма ємність  ковша ексковатора q, м

0,50-0,65

0,25-0,35

Час маневрування при загрузу  – tм, хв.

1,33

1

Час разгрузки с маневруванням  – tм.р., хв

1,9

1.2

Габарітні розміри, м:

  • довжина
  • ширина
  • висота

 

6,06

2,62

2,43

 

5.94

2.29

2.18


РОЗРАХУНОК НЕОБХІДНОЇ КІЛЬКОСТІ АВТОСАМОСКИДІВ

Приймаємо, що ексковатор Е-2515А працює з автосамоскидом ЗИЛ-585 (1 – варіант)

і ексковатор Е-652Б працює з МАЗ-205 (2 – варіант).

Розрахунок часу навантаження одного автосамоскида

Визначають спочатку кількість  ковшів, потрібних для завантаження кузова машини. Визначаємо за формулою

 ковш.,

де g – геометрична місткість ковша;

    Q – вантажопідйомність транспортної одиниці;

    Ke – коефіцієнт використання місткості ковша екскаватора за табл.17.[1]. Приймаємо Ke=0.55

 м3,

де Bn – вантажопідйомність, т;

     r - щільність грунту, т/м3.

 

1 – варіант

м3

2 – варіант

м3

 

1 – варіант

ковшів

2 – варіант

ковшів

Визначимо кількість циклів екскавації автосамоскиду за годину за формулою

де kв – коефіцієнт використання по часу, приймаємо kв=0.7;

     tц – тривалість циклу, хв.

1 – варіант

 цикли

2 – варіант

 цикли

Розрахуємо час навантаження автосамоскида

де kт – коефіцієнт, який залежить від організації роботи транспорта, приймаємо kт=0.87

1 – варіант

 хв.

2 – варіант

 хв.

 Розрахунок  часу транспортування грунту  автосамоскидом

Цей розрахунок виконують  за формулою

 хв.,

де L – відстань транспортування грунту, км;

    Vсер – середня швидкість руху автосамоскидів. Згідно таблиці 13[1] - Vсер=18 км/год.

1 - варіант

 хв.

2- варіант

 хв.

 Розрахунок  часу одного циклу автосамоскида

Цей розрахунок ведуть за формулою

 хв,

де tп – час завантаження, хв;

   tтр – час транспортування грунту, хв;

   tр.м – час розвантаження з моневруванням, хв;

   tм – час маневрування при завантаженні, хв.

1 – варіант

 хв.

2 – варіант

 хв.

 Розрахунок  кількості рейсів автосамоскидів  за зміну

Розрахунок рейсів виконують  за формулою

де tз.м – тривалість робочої зміни;

    Tц – час одного циклу автосамоскида.

1 - варіант

Проектування земляних робіт