Вибір технологічного обладнання для виробництва залізобетонних паль суцільного квадратного пере- різу з

Міністерство освіти і  науки України

Харківський державний технічний університет

будівництва і архітектури

 

Кафедра фізико-хімічної механіки і технології

будівельних матеріалів і виробів

 

 

 

 

 

Курсова робота

 

з дисципліни : ” Технологія арматурних робіт ”

          на тему : ” Вибір технологічного обладнання для виробництва

                             залізобетонних паль суцільного  квадратного пере-

                             різу з ненапруженою поздовжньою  арматурою”

 

 

 

 

 

 

                                                                                  Виконав ст.гр. Т-31

                                                                                 Хомич.Р.О.

                                                                                   Перевірив доцент

                                                                                   Докторов Є.Г.

 

 

Харків 2011

Зміст

Вступ……………………………………………………………………........3

1. Вихідні дані для розрахунку…………………………………………….8
2. Розрахунок потреби арматурних елементів……………………….......10
3. Розробка функціональної схеми технологічного процесу………........12
4. Розрахунок обсягів робіт за технологічними операціями…………….14
5. Вибір устаткування……………………………………………………..16
6. Розрахунок необхідної кількості устаткування……………………….17
7. Додаток А- Арматурный каркас для палі С10-30……………………..19

Список використаної літератури………………………………………….20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Палі — це стрижневі конструкції фундаментів, які передають навантаження від споруди на глибокі міцні шари грунту.

Індустріалізація будівництва дала змогу виконувати пальові фундаменти більш масово, адже в багатьох випадках спорудження підземної частини будинку із застосуванням паль майже виключає трудомісткі земляні роботи.

Палі виготовляють із дерева, бетону, залізобетону, металу, а також із різноманітних комбінацій цих матеріалів.

За технологією  влаштування фундаментів розрізняють палі, виготовлені заздалегідь, із подальшим заглибленням їх у ґрунт, і палі, які виготовляють на місці експлуатації, а також комбіновані.

Палі, виготовлені заздалегідь. До них належать палі, виготовлені на заводах, полігонах, у майстернях; їх доставляють на будівельний майданчик і тим чи іншим методом заглиблюють у ґрунт. Серед них розрізняють циліндричні, призматичні, пірамідальні, з жорстким потовщенням стовбура, з розширенням стовбура, яке розкривається, з гвинтовим розширенням.

Циліндричні палі (рис. 1, а) можуть бути виготовлені з дерева, залізобетону та металу з поперечним перерізом у вигляді круга або кільця. Довжина таких паль становить 6—16 м без стиків, а зі стиками — до 30 і навіть 90 м. Діаметр паль може бути від 10—15 см до 60 см. Якщо діаметр кільцевих паль перевищує 60 см, то їх називають оболонками. Палі з кільцевим поперечним перерізом заглиблюють у ґрунт як з відкритим, так і з закритим нижнім кінцем.

Призматичні палі (рис.2.29, а) здебільшого виготовляють із залізобетону. Слід зазначити, що метал застосовують тільки після економічного обґрунтування або у будівництві тимчасових споруд. Залізобетонні призматичні палі найчастіше бувають завдовжки 4 — 16 м без стиків із різними поперечними перерізами.

 

 

Палі з квадратним поперечним перерізом зі стороною 25 — 40 см, як правило, армують чотирма поздовжніми стрижнями і поперечними охоплювальними хомутами. Внаслідок такого насиченого армування (50 — 150 кг/м³) фундаменти із таких залізобетонних паль економічно менш ефективні, ніж інші типи фундаментів. Застосовують також залізобетонні палі, армовані одним стрижнем, який попередньо напружують. У них на кубічний метр бетону витрачається 5 — 12 кг металу.

Прямокутний поперечний переріз має перевагу перед квадратним у несівній здатності бічної поверхні в зв'язку з тим, що за однакових площ поперечного перерізу периметр прямокутника дещо більший, ніж квадрата. Недоліки — ускладнення під час заглиблення, пов'язані з тим, що орієнтацію палі треба чітко витримувати відповідно до проекту.

Трикутний і  тавровий поперечні перерізи мають  такі самі переваги як і прямокутний, але виготовлення паль з такими перерізами складніше. Робота паль з двотавровим перерізом аналогічна роботі паль з прямокутним перерізом, але у цьому випадку досягається значна економія матеріалу. Водночас ускладнене виготовлення такої палі потребує значних затрат, які нерідко істотно знецінюють запланований ефект.

Виробляють  палі пірамідальні і близькі до них за формою (рис. 2.29 б, в). Останні з конусністю 5 % майже близькі за формою до призматичних, але в задовільних за несівною здатністю ґрунтах вони спроможні сприйняти вертикальне навантаження на 40 — 60 % більше, ніж призматичні.

Пірамідальні палі з розмірами основ 80 × 80 см і завдовжки 2,8-3,2 м успішно експлуатують у ґрунтах з високою щільністю. Найбільший ефект ці палі дають у разі роботи на горизонтальні навантаження, особливо у спорудах, де виникає розпір (наприклад, тришарнірні арки та рами).

Палі з жорстким потовщенням стовбура (рис. 2.29, г) застосовують як спеціальні. Розширення стовбура в нижній частині використовують у разі вертикального навантаження у шаруватих ґрунтах із дуже слабким поверхневим шаром. Розширення стовбура у верхній частині збільшує несівну здатність палі на горизонтальні зусилля у випадку міцного і твердого верхнього шару ґрунту.

Палі з розширенням  стовбура, що розкривається (рис. 2.29, д), дають змогу використовувати властивість ґрунту краще працювати під нижнім кінцем палі, ніж уздовж її бічної поверхні. Такі палі мають різноманітні конструктивні варіанти, але основна суть цих конструкцій зводиться до того, що до нижнього кінця палі на шарнірах прикріплюють дві — чотири плити (лопуті) з металу або залізобетону; які формують спеціальний наконечник.

Наконечник розкриває  оператор за допомогою спеціальної  штанги або троса. Розкритий наконечник збільшує площу нижнього торця палі у два-три рази, відповідно підвищується його несівна здатність. Якщо застопорити розкритий наконечник, то така паля може успішно працювати на виривання.

Палі з гвинтовим розширенням (рис. 2.29, е) виготовляють переважно з металу. В нижньому кінці палі роблять гвинтову спіраль в 1,5-2 оберти із листового металу. Діаметр розширення може досягати 1,2 м, а довжина палі — 10 м.

Заглиблення в ґрунт  виготовлених заздалегідь паль виконують  різними способами: забивають, вдавлюють за допомогою вібрації або розмивання грунту водою та загвинчують.

Машини для заглиблення  паль — копри (рис. 2.30)

Процес заглиблення паль складається з трьох операцій: підняття палі і встановлення її на місце; заглиблення; переміщення агрегату на нове місце.

Забивають палі молотами, які підвішують, як і палі, на копрі. Молоти можуть бути механічними, пароповітряними, дизельними, гідравлічними (рис.2.31).

Палі, виготовлені на місці їх експлуатації.

Найчастіше  виготовляють такі палі: буронабивні, пневмотрамбовані, частотрамбовані, буронабивні з поліпшеною основою, буронабивні з розширенням, камуфлетні, у витрамбуваних шпарах, буроін'єкційні. В основу технології виготовлення паль покладено способи створення свердловини та укладання бетонної суміші.

Свердловини здебільшого бурять шнековим або  ківшевим буром, щелепним грейфером або ударно-канатним способом, причому два останніх способи застосовують навіть для буріння в тріщинуватій скелі. Для паль застосовують свердловини діаметром 40— 120 см, завглибшки 8 — 20 м і навіть 35-40 м.

Буронабивні палі виготовляють за найпростішою методикою: пробурену свердловину заповнюють бетонною сумішшю. У сухі свердловини укладають напівжорстку бетонну суміш за допомогою бадді з дистанційним розкриттям і трамбують її трамбівкою

Пневмотрамбовані  палі — це ті самі буронабивні палі, виконані в обводнених ґрунтах, але для ущільнення бетонної суміші скважину закривають спеціальною шлюзовою камерою і стисненим повітрям ущільнюють бетон.

Частотрамбовані палі найбільше контактують з ґрунтом, грунт не вибурюється, а розсувається й ущільнюється металевою трубою діаметром 42 см. Нижній кінець труби закривають чавунним наконечником, який потім залишають у ґрунті. Трубу поступово наповнюють бетонною сумішшю і одночасно виймають за допомогою пневмомолота подвійної дії.

Буронабивні палі з поліпшеною основою виникли у зв'язку з тим, що досить високий опір ґрунту нижньому кінцю буронабивних паль використовується не повністю внаслідок розпушування дна свердловини або обсипання ґрунту зі стінок. Особливістю цих паль є те, що дно свердловини перед бетонуванням трамбують або у нього забивають кілька маленьких (20 х 20 см завдовжки 2 м) паль зі скошеним вістрям, через це вони розходяться в різні боки, створюючи зону ущільнення ґрунту.

Камуфлетні  палі — це буронабивні палі з розширенням стовбура, зазвичай у нижній частині, яке виконується за допомогою вибухових речовин. Грунт на стінах камуфлету, а також на деякій глибині значно ущільнюється, що підвищує несівну здатність палі.

Палі  у витрамбуваних шпорах влаштовують у сухих макропористих (лесових) ґрунтах. Спеціально виготовлену трамбівку масою 5— 10 т еліпсоїдної форми по напрямних, а іноді й без них, скидають із висоти 3 —7 м в одне і те саме місце. За 20 — 30 хв витрамбовується шпара діаметром 0,8 —1,2 м, завглибшки 3 —8 м. Іноді у шпару втрамбовують 1,5 — 2 м щебеню. Палі, виконані в такий спосіб, мають досить високу несівну здатність і можуть конкурувати із забивними за відносними показниками.

Буроін'єкційні палі Шнековий бур з осердям-бетонопроводом забурюють на всю глибину палі. До верхнього фланця осердя-бетонопроводу шнекового бура підключають гнучкий бетонопровід від бетононасоса, який нагнітає бетонну суміш крізь шнек до забою свердловини. Одночасно з нагнітанням бетонної суміші до свердловини буровий орган піднімають на поверхню. В цій технології особливо важливо узгодити об'єм поданої бетонної суміші та швидкість підйому бура, щоб не створити розрив у тілі палі.

Комбіновані палі. До комбінованих належать палі, конструкція яких містить елементи, виготовлені заздалегідь, з подальшим заглибленням їх, і елементи, які виконуються на місці.

Серед них  розрізняють: буроопускні, камуфлетні зі збірним стовбуром і ґрунтові анкери.

Залізобетонні елементи буроопускних паль готують у заводських умовах; вони мають вигляд циліндрів діаметром 0,4 — 0,8 м, завдовжки 3 —6 м. Циліндри опускають краном у пробурені свердловини, діаметр яких на 3 —5 см більший, ніж діаметр паль. Після встановлення їх на палі монтують потужні вібратори, які працюють у режимі трамбування. Трамбування ґрунтів у спеціальному режимі приводить до того, що паля контактує з ґрунтом по всій поверхні, але залишається на заданій позначці за висотою.

Буроопускними також називають звичайні призматичні  палі, які опускають у пробурені у вічній мерзлоті свердловини, а потім заливають грунто-водяною сумішшю, яка через деякий час замерзає, чим забезпечує міцний зв'язок палі з ґрунтом.

Камуфлетні  палі зі збірним стовбуром влаштовують так само, як камуфлетні монолітні, але відразу після заповнення камуфлету бетонною сумішшю у скважину вставляють збірну палю або стояк, який створює збірний стовбур палі.

Грунтові  анкери використовують найчастіше в умовах реконструкції.

Бурова штанга — це ін'єктор з багатьма отворами на бічній поверхні, через які в навколишній ґрунт нагнітають цементний розчин, ін'єктор залишається у ґрунті і слугує арматурою палі.

Контроль  якості робіт. Якість улаштування паль контролюють у кілька етапів під час виконання робіт. Контролю підлягає правильність винесення в натуру місця розташування паль і вертикальна прив'язка їх. Перед заглибленням паль перевіряють відповідність усіх конструкцій, матеріалів і виробів, які надходять на будівельний майданчик, проектним вимогам.

Під час заглиблення  паль ведуть спеціальний журнал, в  якому зазначають усі технологічні особливості, кількість ударів молота на кожний метр заглиблення, а також фіксують пошкодження палі.

Разом із улаштуванням буронабивних паль виготовляють і випробовують контрольні кубики з того самого бетону, що й палі, для оцінки його якості.

Після влаштування  паль виконують фактичну геодезичну зйомку їх

місцеположення.

Контролюють також несівну  здатність паль. Для цього на деяку кількість їх (до 3 %) діють статичним навантаженням або випробовують їх динамічним способом (вибірковим добиванням).

Техніка безпеки. Правила поведінки працівників під час улаштування паль регламентуються СНиП ІП-4-80 «Техника безопасности в строительстве». Основні з них стосуються техніки безпеки під час роботи на будівельних машинах. Так, потрібно уважно стежити за стійкістю копра, не перевантажувати його; під час підтягування паль підвішений молот слід обов'язково зафіксувати.

Пробурені свердловини  відразу закривають спеціальними люками, а місця їх розміщення огороджують.

В курсовій роботі поставлено завдання׃ виконання технологічних розрахунків при проектуванні виробництва арматурних каркасів і закладних деталей для палей, вибір устаткування виконують відповідно до операцій що визначаються операційними функціональними технологічними схемами та підрахування кількості устаткування заданого обсягу випуску арматурних виробів і закладних деталей.

 

 

 

 

 

1. Вихідні дані для розрахунку

Таблиця 1.1 –  Вихідні дані

Марка палі	Об'єм бетону, м3	Потужність технологічної  лінії,	Номінальні розміри, мм					Проектна марка бетону за міцністю на стиск	Маса палі, т	Витрата сталі на одну палю, кг
			L	l		l2	b
С 10-30	0,91	22102	10000	250	2100	2900	300	М250	2,28	50,5

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1 – Паля суцільного квадратного перерізу з ненапруженою поздовжньою арматурою.

1-підйомні петлі;2-штир для фиксаціи місця строповки при підйомі на копер.

 

 

 

 

 

 

Таблиця  1.2–Відомість стержнів на один каркас

         

Марка каркасу	Позиція	Ескіз	Діаметр, мм, клас	L-30, мм	Довжина, мм	Кількість
К 10-30	1		12 АIII	9970	10255	4
	2		5 ВI	-	58730	1

Таблиця 1.3 – Відомість стержнів на один елемент (сітки, петлі, штир)

Марка елеме- нта	Пози-ція	Ескіз	Діаметр, мм, клас	Довжи- на стер- жня l,мм	Кіль-кість	а	а	n
						мм
С30	1		5ВI	280	10	65	-	4
П5	-		14АI	1250	-	360	230	-
Ш1	-		10АI	250	1	-	-	1

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Розрахунок потреби арматурних елементів

Розрахунок  ритму випуску комплектів арматурних елементів виконані, виходячи із річного обсягу виробництва паль формувальним цехом.

Годинна потреба  в комплектах арматурних виробів, визначається залежністю:

 комплектів за годину.

Потреба на один комплект (один просторовий каркас ПК) арматурних виробів визначена з альбому робочих креслень заданого базового виробу

( рис.1,1, табл.1.2, 1,3)

В комплект одного просторового каркаса входять:

 арматурний каркас К 10-30(1 шт.) складається з:

    стержнів  К10-30 поз.1 (4 шт.);

    гармошки  К10-30 поз.2 (1 шт.);

 корзинка (1 шт.) складається з:

    сіток  голови С30 (5 шт.);

    з'єднувальних  стержнів Ст.1 (4 шт.);

 монтажні петлі  П-5 (2 шт.);

 штир Ш1 (1 шт.).

Годинну і  річну потребу в арматурних елементах  визначаємо таким чином. Кількість монтажних петель П-5, що входять до просторового каркасу, складає 2 шт. При годинній потребі в комплектах арматурних виробів =6,1 комплектів за годину,

• годинна потреба петель П-5 дорівнює 2×6,1=12,2 шт., а річна потреба при річному фонді робочого часу 4000 годин, становить 12,2×4000=48800шт
• годинна потреба арматурного каркаса К10-30(1 шт.) складається з: стержнів К10-30 поз.1 дорівнює 4×6,1=24,4шт, а річна потреба – 24,4×4000=97600шт

гармошки К10-30 поз.2 дорівнює 1×6,1=6,1шт, а річна потреба – 6,1×4000=24400шт

• корзинка (1 шт.) складається з:

сіток голови С 30 дорівнює 5×6,1=30,5 шт, а річна потреба – 30,5×4000=122000шт

з'єднувальних стержнів Ст.1 дорівнює 4×6,1=24,4шт, а річна потреба – 24,4×4000=97600шт

• штир Ш 1, годинна потреба дорівнює 1×6,1=6,1шт, а річна потреба – 6,1×4000=24400шт

Таблиця  2.1 - Потреба арматурних елементів і закладних деталей на задану програму випуску паль

№	Найменування  арматурних елементів і закладних деталей		Потреба на один комплект	Річна потреба	Годинна потреба
1	Просторовий каркас ПК		1	24400	6,1
2	арматурний  каркас К 10-30	поз.1	4	97600	24,4
		поз.2	1	24400	6,1
3	стержнів Ст1		4	97600	24,4
4	Сіток голови С30		5	12200	30,5
5	Петля П5		2	48800	12,2
6	Штир Ш1		1	24400	6,1

Годинна потреба в  арматурних елементах необхідна  для того, щоб у наступних розрахунках визначити кількість верстатів і машин, продуктивність яких (у технічній характеристиці устаткування продуктивність подана в шт. за годину, м за годину і таке інше) дозволить виконати розрахунковий обсяг арматурно-зварювальних робіт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Розробка функціональної схеми технологічного процесу

Для кожного  арматурного елемента наведемо перелік  усіх технологічних операцій :

- просторовий  каркас ПК виготовляється у  такий спосіб: зверху на арматурний каркас одягається корзинка і приварюється підвісними щіпцями , після чого надівається «гармошка» на 4 поздовжні стержні, а потім приварюються монтажні петлі.

- для виготовлення арматурного каркаса К10-30, який складається із поздовжніх стержнів поз.1 і поперечної арматури поз.2 у вигляді навитої гармошки ВI, необхідна контактна точкова сварка на горизонтальному кондукторі – маніпуляторі з підвісними зварювальними машинами.

- для виготовлення  корзинки , яка складається із  сіток С30, зварених стержнями  Ст1 у просторовий каркас, потрібна одноточкова контактна сварка на вертикальному кондукторі маніпуляторі.

- для виготовлення  сітки С30, яка складається із  стержнів діаметром 5 мм, що надходять  у бухтах, потрібні виправлення,  різання і контактна сварка  на одноточковій машині.

- для стержня  поз.1 потрібні виправлення і різання, які виконують за одну технологічну операцію, а також гнуття.

- для стержня  поз.2 потрібна одна операція: навивка  каркасно-намотувальною машиною.

- стержень  Ст1 виготовляють за одну технологічну  операцію: виправлення і різання.

- для петлі П5, яка виготовляється із арматури діаметром 14 мм, що надходить у бухтах, необхідні виправлення і різання, а також гнуття.

- для штира  Ш1, який виготовляється із арматури  діаметром 10 мм необхідна операція по виправленню і різанню.

Таким чином, для перерахованих арматурних виробів наведемо технологічну схему їх виготовлення у вигляді переліку операцій, яким надано певний код.

 

Таблиця 3.1 – Технологічна схема виготовлення арматурних елементів

Марка арматурних елементів		Послідовність операцій
С30		1.1, 2.1
К10-30	Поз.1	1.1, 1.4
	Поз.2	1.5
П5		1.1, 1.4
Ст1		1.1
Ш1		1.1
ПК		3.2

Процес виготовлення арматурних елементів характеризується функціональною схемою наведеною на рис. 3.1

 

Рис. 3.1   – Функціональна технологічна схема  процесу виготовлення арматурних каркасів:

1- запас арматури, що надходить у мотках; 1,1- виправлення і різання арматури; 1,2- зварювання  плоских сіток і каркасів; 1,3- зварювання просторових каркасів; 1,4- згинання стержнів;1,5-навивка стержнів; 2 – запас арматури, що надходить у вигляді прутків; 2.1 – стикове зварювання прутків; 2.2 – різання прутків; 3- комплектація арматурних елементів; 4- запас арматурних елементів.

 

 

 

4 Розрахунок обсягів  робіт за технологічними операціями.

 

Для кожного арматурного  елемента виконуємо розрахунок обсягів робіт, а потім, з урахуванням годинної потреби в елементах, розрахунок годинного обсягу робіт. Розрахунки ведуться у формі відомості (табл. 4.1 ).

 

Виправлення і різання  арматурної сталі ( операція 1.1). Ця  операція виконується на правильно-відрізних верстатах для арматурної сталі, яка надходить у бухтах. Обсяг робіт визначається кількістю погонних метрів виправленої арматурної сталі.

Для виготовлення сітки  С30 потрібно нарізати 10 стержнів діаметром 5 мм загальна довжина яких дорівнює 280·10=2800 мм=2,8 п.м. На один комплект арматурних виробів (просторовий каркас), до якого входять 5 сіток С30, обсяг робіт складає 2,8·5=14 п.м. (чисельник), а на годинну потребу- 14·6,1=85,4 п.м. (знаменник).

Аналогічно визначаємо обсяг робіт для виготовлення інших елементів:

• К10-30 поз.1: 10255·4=41020мм=41,02 п.м. (чисельник),  41,02·6,1=250,2 п.м. (знаменник).
• П5 : 1250·2=2500 мм=2,5 п.м. (чисельник), 2,5·6,1= 15,25 п.м. (знаменник).
• Ш1 : 250 мм=0,25 п.м. (чисельник), 0,25·6,1=1,525 п.м. (знаменник).
• Ст1 : 270·4=1080 мм=1,08 п.м. (чисельник), 1,08·6,1=6,58 п.м. (знаменник).

Згинання стержнів (операція 1.4). Для виготовлення петлі П5 потрібно виконати 5 згинань попередньо заготовленого стержня. На один комплект кількість згинань складає: 5·2=10  (чисельник), а на годинну потребу- 10·6,1=61 (знаменник). Для каркасу К10-30 поз.1 : на один комплект кількість згинань складає 2·4=8  (чисельник), а на   годинну потребу- 8·6,1=48,8 (знаменник).

Намотування стержнів (операція 1.5). Ця операція виконується на каркасно-намотувальній машині для арматурної сталі, яка надходить у бухтах. Обсяг робіт визначається кількість виготовлених гармошок           К10-30 поз.2: на один комплект арматурних виробів потрібна одна гармошка (чисельник), а на годинну потребу 1·6,1=6,1 (знаменник).

Одноточкове зварювання (операція 2.1). Ця операція виконується  на контактній одноточковій машині з пневматичним приводом. Обсяг робіт визначається кількістю зварних точок. Для сітки С30 потрібно 1·25=25 точок зварювання,  на один комплект арматурних виробів потрібно              5·25=125 точок (чисельник), а на годинну потребу - 125·6,1=762,5 (знаменник).

Складання просторового каркасу (операція 3.2). Ця операція виконується  на горизонтальних кондукторах. Продуктивність визначається кількістю зварних точок.

Виготовляють арматурний каркас К10-30:  зварюють чотири  стержні з гармошкою - 228точок +8 точок (відстань l).Приварюють корзинку            С30  - 20 точок . Потім корзинку приварюють у 4 точках до арматурного каркасу К10-30. Після цього приварюють петлі П5 у 2·2=4 точках. Таким чином, загальна кількість зварних точок для одного комплекту дорівнює сумі точок, визначених вище, тобто 228+8+20+4+4=264 точки (чисельник), а на годинну потребу загальна кількість точок буде становити 264·6,1=1610,4 точок (знаменник).