2.4.5. Выбор средств механизации и транспортного обслуживания строительного производства

1. Выбор средств механизации и расчет их производительности

Современное строительное производство является механизированным процессом выполнения строительных работ, в которых используется большой парк специализированной техники.

Классификация строительных машин создает группировки технических средств с учетом их назначения для выполнения определенных работ. Ниже приведен перечень высших классификационных группировок строительных машин.

Грузоподъемные машины Транспортирующие и погрузочно-разгрузочные машины. Машины для земляных работ Машины для подготовки земляных работ Машины для отделения грунта от массива Машины для перемещения грунта Машины для отсыпки грунта Машины для уплотнения грунта Машины для подъемно-транспортных работ Строительные подъемники Строительные краны Самоходные краны Вспомогательные грузоподъемные машины Транспортирующие и погрузочно-разгрузочные машины Грузовые автомобили Тракторы Специальные транспортные средства Конвейеры Пневматический транспорт Машины для буровых работ. Машины для свайных работ. Буронабивные машины Забивные машины Машины для каменных работ. Машины для дробления каменных материалов Машины для сортировки каменных материалов Машины для мойки каменных материалов Машины и оборудование для бетонных и железобетонных работ. Машины для приготовления бетонов и растворов Машины для транспортировки бетонов и растворов Машины для уплотнения бетонных смесей Бетоно- и растворонасосы Машины для отделочных работ. Машины для штукатурных работ Агрегаты для приготовления и нанесения смеси Штукатурно-затирочные машины

Машины для малярных работ Машины для шпатлевки и шлифовки Малярные станции Краскопульты Красконагнетательные баки Машины для устройства полов Цементных Машины для приготовления растворов Оборудование для вакуумирования бетона Шлифовальная машина Устройство для резки плиток Рулонных Устройство для нанесения мастики Машина для прирезки линолеума Машина для сварки линолеума Паркетных Машина для нанесения битума Станок паркетчика для острожки пола Машина полотера Машины для устройства кровель Устройство для приготовления паст и мастик Устройство для нанесения паст и мастик Устройство для наклеивания рулонных материалов Устройство для перемотки и очистки рулонных материалов Ручные машины для механических работ (механизированный инструмент). Машины для образования отверстий Ручные сверлильные машины (электрические и пневматические) Машины для крепления и сборки конструкций Резьбонарезающие машины Резьбозавертывающие машины Гайковерты Машины для разрушения покрытий Молоты Бетоноломы Пневматические пробойники Машины для шлифования и резки Рубанки Пилы Шлифовальные круги.

Внутри классификационных групп машины различаются своими конструктивными особенностями и типом рабочего органа машины. Так например для производства земляных работ используют следующие ведущие машины: Экскаваторы – машины, предназначенные для отделения грунта от массива, и бульдозеры – машины, предназначенные для отделения грунта от массива и перемещения его на значительные расстояния.

- Экскаватор-прямая лопата. Применяется при разработке грунта выше плоскостного хода: на планировочных работах, при разработке выемок, когда отметка дна выемки равна отметке подходного пути. Применение прямой лопаты для разработки котлована, отметка дна которого меньше отметок окружающей местности, приводит к необходимости дополнительной разработки грунта для создания съезда в котлован и усложняет работу транспортных средств.

- Экскаватор обратная лопата. Находит применение при рытье траншей для фундаментов и коммуникаций, а также небольших котлованов под здания. Он может работать в отвал и на транспорт. Применяется в легких и средних грунтах, а также водонасыщенных грунтах.

- Экскаватор-драглайн. Применяется при выемке грунта, расположенного ниже стоянок экскаватора, т.е. для разработки котлованов, а также широких и глубоких траншей; благодаря значительной длине стрелы используется для работы преимущественно в отвал.

Перечисленные экскаваторы одноковшовые.

- Многоковшовые экскаваторы используются для разработки траншей шириной по дну до 1,8м и глубиной до 3,5м с выдачей грунта на бровку или на транспортные средства через транспортер.

- Бульдозеры. Применяются при выполнении следующих видов работ: разработка грунтов выемок и каналов с перемещением их в насыпи или кавальеры на расстояние до 100-150м; разработка грунтов котлованов под фундаменты и траншеи для инженерных коммуникаций глубиной до 1,5-1,8м; вскрытие земляных карьеров с укладкой грунта в отвалы; срезка грунта на косогорах; возведение насыпи из боковых резервов; планировка площадей, территорий, полей; нарезка уступов, кюветов и канав; засыпка пазух, котлованов, ям; устройство въездов на насыпи и выездов из выемок.

- Скреперы. Используются для послойной разработки грунта; транспортировки грунта на расстояние до двух километров; послойной укладки грунта.

При организации строительства применяются комплекты машин (или нормокомплекты средств малой механизации) для выполнения СМР (земляных, отделочных, кровельных и др.). Применение комплектов машин является основным источником повышения роста производительности труда и снижения стоимости строительства. Они предназначены для обеспечения комплексной механизации строительно-монтажных работ. Комплексной механизацией принято называть интенсивный способ производства этих работ, при котором все технологические процессы и операции выполняются от начала и до окончания машинами и средствами малой механизации, увязанными между собой по основным параметрам качества (вместимости ковша, грузоподъемности, производительности и др.).

Комплект машин представляет сбой совокупность согласованно работающих и взаимно увязанных по технологическим параметрам средств механизации, необходимых для выполнения технологически связанных операций, процессов и видов работ. Сложные комплекты машин, в свою очередь, состоят из нескольких входящих в них более простых комплектов, предназначенных для выполнения отдельных операций и процессов.

Состав комплекта зависит от технологии выполнения работы. Например, при производстве работ по отрывке котлована используется комплект, состоящий из одноковшового экскаватора, бульдозера, автомобиля-самосвала, самоходного катка, трамбовочной машины. Для устройства рулонных и безрулонных мастичных кровель и гидроизоляции комплект состоит из следующих машин: крана, устройства для приготовления паст и мастик, устройства для подачи и нанесения паст и мастик, машины для перемотки и очистки рулонных материалов, машины для развозки материалов, машины для наклеивания рулонных материалов.

Внутри комплекта определяется ведущая машина, обычно она выполняет основную технологическую операцию. Остальные машины являются вспомогательными. Машины, входящие в комплект, должны соответствовать эксплуатационной производительности ведущей машины (одной, двух или нескольких).

После установки типа ведущей машины, ее марки выбирают схему работы, рассчитывают параметры этой схемы, устанавливают последовательность и очередность работ.

Ведущие машины в схемах комплексной механизации могут работать в потоке последовательно, параллельно или комбинированно. При последовательном варианте непредвиденная остановка одной машины вызывает простой всего комплекта, производительность комплекта определяется минимальной мощностью одной из машин, поэтому ведущая машина должна определять общую производительность комплекта и оказывать влияние на выбор типов и типоразмеров вспомогательных средств механизации.

В параллельной схеме комплексной механизации отдельные машины комплекта работают независимо друг от друга. Производительность комплекта равна сумме производительностей отдельных машин, в связи с чем простой комплекта в целом может быть лишь в случае остановки всех машин одновременно.

В обоих вариантах вспомогательные машины могут образовывать последовательный и параллельный потоки, использоваться непрерывно и периодически.

Формирование эксплуатационных комплектов строительных машин.

(2.4.45.)

А – индекс ведущей машины комплекта;

Б – индекс вспомогательной машины комплекта;

П_К – производительность комплекта, т, м³/смену;

П_А – производительность ведущей машины комплекта, т, м³/смену;

П_Б – производительность вспомогательной машины комплекта, т, м³/смену;

П_Бi – производительность i-ой параллельно работающей вспомогательной машины комплекта, т, м³/смену;

m – число параллельно работающих вспомогательных машин комплекса.

Расчет потребности в ведущих строительных машинах. Существуют три дополняющих друг друга понятия производительности строительной машины.

1) теоретическая производительность – оценивает количество получаемой продукции за один технологический работы агрегата, например заполнение и перемещение ковша экскаватора.

(2.4.46.)

П_O – теоретическая производительность строительной машины;

Q – количество продукции, полученное за технологический цикл работы машины (для экскаватора – м³);

t_Ц – продолжительность технологического цикла, мин;

v – скорость перемещения рабочего органа, м/мин;

F – количество материала, перемещаемого единицей длины рабочего органа (для скрепера – м²).

2) техническая производительность, учитывающее техническое обеспечение работы машины.

П_Т= П_О* К_УСЛ, (2.4.47.)

П_Т – техническая производительность строительной машины;

К_УСЛ – коэффициент влияния на производительность технической оснастки, сменного обслуживания.

3)эксплуатационная производительность учитывающее организацию производства на конкретном предприятии.

П_Э= П_Т* К_СМ, (2.4.48.)

П_Э – эксплуатационная производительность строительной машины;

К_СМ – коэффициент использования внутрисменного времени (потери времени на инструктаж и выдачу сменного задания, плановый отдых внутри смены и пр.).

Потребность в строительных машинах.

(2.4.49.)

V_ОБЩ – общий объем работ в физических единицах,

у – доля работ, выполняемая машинами типа, для которых выполняется расчет, в процентах,

Т_РАБ – рабочее время машины в смену,

Т_Д – директивный срок выполнения работы.

Сформировав комплект машин, осуществляют увязку их производительности с производительностью ведущей машины по формуле

, (2.4.50.)

где

M_вс - количество вспомогательных машин;

П_в - сменная производительность ведущей машины;

П_вс - сменная производительность рассчитываемой (вспомогательной) машины.

Выбор типа, модели строительной машины осуществляется в три этапа.

Первый этап. Определение технических характеристик машины. Примером этого этапа расчетов может служить выбор параметров монтажных кранов.

Определение параметров башенных кранов (рис.2.4.34.)

К расчетным параметрам относят высоту подъема крюка (монтажная высота) крана, вылет стрелы крана, грузоподъемность и устойчивость.

(2.4.51)

Н_М – монтажная высота крана (высота подъема крюка крана), м;

h_О – высота строящегося объекта, м;

h_Э – максимальная высота строительного элемента, м;

h_З – высота строительного запаса, м;

h_С – высота строповочного соединения, м;

L_БКР – вылет крюка стрелы башенного крана, м;

a – ширина кранового пути, м;

b – расстояние от кранового пути до проекции наиболее выступающей части стены, монтируемого здания, м;

c – ширина здания, м;

G_KP – грузоподъемность монтажного крана, т;

g_MAX – максимальная масса монтируемых элементов здания, т;

g_СТРОП – максимальная масса строповочных устройств, т;

М_{Г max} – максимальный грузовой момент;

М_ПР – момент противовеса;

Q_max – максимальная масса монтажного элемента (конструкции);

Q_ПР – масса противовеса;

r – плечо противовеса, м;

K – коэффициент запаса грузоподъемности.

h_Э

h_С

h_O

h_З

с

h_O

b

a

r

Рис. 2.4.34. Схема к определению параметров башенных кранов.

Расчет параметров мобильных стреловых кранов осложняется тем, что стрела крана наклонена на угол α к горизонту. На рис. 2.3.35. показана схема к определении параметров мобильного крана.

h_Ш

k

Н_СТР

h_З

h_С

h_O

f

h_Э

h_П

l_КР

l_r

c

Рис. 2.4.35. Схема к определению параметров мобильных кранов.

Эта особенность конструкции крана приводит к тому, что при расчете вылета крюка стрелы самоходного монтажного крана учитывается запас расстояния от стрелы крана до перемещаемого груза d¹ и монтируемого сооружения d².

(2.4.52.)

Н_М – монтажная высота крана (высота подъема крюка крана), м;

h_О – высота строящегося объекта, м;

h_Э – максимальная высота строительного элемента, м;

h_З – высота строительного запаса, м;

h_С – высота строповочного соединения, м;

h_Ш – высота шарнира стрелы мобильного крана от уровня стоянки крана, м;

h_П – высота полиспаста крана в стянутом положении, м.

Н_СТР – высота подъема стрелы монтажного крана, м;

L_МКР - – вылет крюка стрелы мобильного крана, м;

с – расстояние от центра тяжести мобильного крана до пяты шарнира стрелы крана, м

f – расстояние от центра строповки монтируемого элемента до точки расположенной ближе всего к стреле крана, м;

k – расстояние от центра строповки смонтированной части здания до точки здания наиболее близкой к стреле крана, м;

d¹ – расстояние от стрелы крана до монтируемого элемента, м;

d² – расстояние от стрелы крана до смонтированной части здания, м;

Если мобильный кран предназначен для проведения монтажных работ на дне котлована, то параметр d²_K – расстояние от стоянки крана до оси центра строповки подземной части монтируемого здания зависит от величин глубины котлована и угла естественного откоса грунта (рис. 2.4.36.).

~

1 м

Рис.2.4.36. Схема к определению параметров мобильных кранов на краю котлована.

(2.4.53.)

H_K – глубина котлована или подвала здания, м;

φ – угол естественного откоса грунта, гр;

d²_K – расстояние от стоянки крана до оси центра строповки подземной части монтируемого здания, м;

В расчете параметров крана используется показатель – высота строповочного соединения. Строповочное соединение – элемент такелажного оборудования, выполненный из тросов и предназначенный для навешивания поднимаемого элемента на крюк монтажной машины в положении, допускающем предусмотренный технологией монтажа маневр без больших затрат физических усилий монтажниками. Приспособление должно обеспечить надежность и безопасность крепления поднимаемой конструкции к крюку крана.

Строповочные приспособления классифицируются по величинам грузоподъемности, длине и величине сечения троса.

В соответствии со стандартом грузоподъемность стропов может составлять 0.25, 0.4, 0.63, 1.00, 1.60, 2.50, 4.00, 6.30, 10.00, 16.0, 25.0 или 40.0 т., а стандартная длина 1.00, 1.60, 2.50, 4.00, 6.30, 10.00м.

Ряды грузоподъемностей и длин строп имеют значения предпочтительных чисел членов геометрической прогрессии R5. Ряд R5 имеет знаменатель и обеспечивает десятикратное увеличение каждого пятого члена ряда (1.00, 1.60, 2.50, 4.00, 6.30, 10.00, 16.0, 25.0, 40.0, …). Стандартами для механических систем определены предпочтительные размеры в соответствии со значениями членов и других геометрических прогрессий. Так рядR10 имеет знаменатель и обеспечивает десятикратное увеличение каждого десятого члена ряда (1.00, 1.25, 1.60, 2.00, 2.50, 3.15, 4.00, 5.0, 6.30, 8.00, 10.00, 12.5, 16.0, 20.0, 25.0, 31.5, 40.0, …).

Разрывное усилие в стропе рассчитывается с учетом ряда коэффициентов запаса и округляется в большую сторону в соответствии со стандартными значениями.

(2.4.54.)

R – разрывное усилие в стропе;

P_b – усилие в ветви стропа;

Q – масса закрепленного элемента;

q – количество ветвей стропа;

K₁ –коэффициент учета угла наклона стропа;

K₂ – коэффициент неравномерности загрузки ветвей стропа;

K₃ – коэффициент запаса;

α – угол наклона ветви стропа от вертикали (α=30˚, cosα=0.866, 1/cosα=1.15)

Длина стропа рассчитывается по схеме , представленной на рис. 2.4.37.

L=l₁

60^o

30^o

l₁

l₂

L=l₃

l₃

Рис. 2.4.37. Схемы строповки (А – для конструкций с одним линейным измерением, Б – для панелей с двумя линейными измерениями)

(2.4.55.)

l₁, l₂ – размеры поднимаемой конструкции;

l_Д – величины диагонали плиты;

L – длина стропа.

Для каждой перемещаемой конструкции или детали предусматривается Две схемы строповок (для переноса на склад, для переноса к месту монтажа). Схемы строповок с указанием длины и сечения стропа (в зависимости от величины расчетного разрывного усилия входят в число обязательной документации в составе ППР.

Второй этап. Расчет сменной эксплуатационной производительности строительной машины и трудоемкости проектируемой работы.

Производительность монтажного крана рассчитывается, как количество технологических циклов, выполняемых за смену. Технологический цикл определяется, как сумма продолжительности строповки монтируемого элемента, продолжительности его подъема; перемещения крана, монтажа и спуска крюка крана за следующим грузом.

Так как очевидно, что подъемы конструкций не происходят без перерывов, то этот процесс учитывается коэффициентом использования рабочего времени, который на практике равен 0.3-0.5.

Для определения трудоемкости работ необходимо знать объема работ. Для монтажных работ он может быть принят равным числу монтируемых конструкций на захватке или ярусе. Объем работ монтажного крана увеличивается за счет выполнения служебных подъемов, которых может быть до 20% от числа технологических перемещений.

Трудоемкость выполнения работ (расчет числа машино-смен) определяется как частное отделения объема работ на производительность машины.

(2.4.56.)

П_МКР – производительность монтажного крана, подъем/смена;

t_СМ – продолжительность рабочей смены, час;

К_ИВ – коэффициент использования машинного времени;

t_ЦМК – продолжительность технологического цикла монтажного крана, мин;

Т_СТРОП – продолжительность строповки монтируемого элемента, мин;

Т_П – продолжительность подъема монтируемого элемента, мин;