43

Міністерство освіти і науки України

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА та АРХІТЕКТУРИ

Кафедра технології будівельного виробництва

Пояснювальна записка до курсового проекту №1 з Технології будівельного виробництва

„Проектування земляних робіт”

Виконала студентка: ПЦБ, 34 гр.

Соловей А.М.

Керівник: проф. Терновий В.І.

Київ - 2006

ЗМІСТ

ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ.

ВСТУП.

1. ПЛАНУВАННЯ ПЛОЩАДКИ.

   1. Характеристика об’єкта і умов виконання робіт.

   2. Визначення об’ємів насипу та виїмки.

   3. Розподіл земляних мас на площадці.

   4. Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту для двох варіантів механізації процесу.

   5. Визначення техніко-економічних показників варіантів.

   6. Складання калькуляції трудових затрат і заробітної плати.

   7. Технологічні розрахунки.

   8. Визначення техніко-економічних показників проекту.

2. КОПАННЯ КОТЛОВАНУ.

   1. Характеристика об’єкта і умов виконання робіт.

   2. Визначення об’єму котловану.

   3. Вибір способу виконання робіт і комплектів машин (у двох варіантах), а також визначення тривалості виконання робіт за варіантами через експлуатаційну продуктивність.

   4. Визначення техніко-економічних показників варіантів. Порівняння та вибір остаточного варіанту виконання робіт.

   5. Складання калькуляції трудових затрат і заробітної плати.

   6. Технологічні розрахунки.

   7. Визначення техніко-економічних показників проекту.

3. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА.

Завдання на проектування

ВСТУП

В курсовому проекті запроектовано два процеси з переробки ґрунту: планування площадки та копання котловану.

Проект представлено у вигляді технологічної карти у двох частинах на листі формату А1. До креслень додається пояснювальна записка, у якій розкрито суть та методику вирішення окремих технологічних задач, таких як: вирахування об’ємів робіт, визначення відстані переміщення ґрунту при плануванні площадки, формування структури процесів та підбір машин для їх виконання, визначення тривалості процесів як через експлуатаційну продуктивність, так і через нормативну (з допомогою ЕНіР) у табличній формі технологічних розрахунків, підрахування техніко-економічних показників при порівнянні варіантів механізації процесу та для проекту в цілому, методику вибору екскаватора для копання котловану та визначення кількості автотранспортних одиниць для відвезення ґрунту від екскаватора, формування комплекту машин для безперервної сумісної роботи.

1. Планування площадки

   1. Характеристика об’єкта

Згідно завдання на навчальний курсовий проект необхідно спланувати площадку розміром 200х160 м з нульовим балансом земляних мас, тобто без ввозу додаткової землі чи вивозу надлишку за межі площадки.

Рельєф площадки заданий горизонталями з кроком 0,5 м. Спланована площадка повинна мати проектні ухили вздовж більшої сторони і₁=0,001 та вздовж короткої сторони і₂=0,004 (дивись завдання).

Ґрунти на площадці представлені супісками.

2. Визначення об’ємів насипу та виїмки

   1. Розбивка площадки на квадрати

Згідно із завданням на план площадки з горизонталями наносимо сітку квадратів зі стороною від 10 до 60 м залежно від густоти горизонталей, щоб в одному квадраті було не більше однієї горизонталі. В нашому випадку прийнято квадрати розміром 50х50м.

2. Визначення чорних відміток

Чорні відмітки рельєфу у місцях вершин квадратів визначені з допомогою інтерполяції між відмітками двох горизонталей за формулою

(1)

е m - відмітка горизонталі з меншою відміткою, м.; h – різниця відміток сусідніх горизонталей, м.; а – відстань заміряна з плану від горизонталі з меншою відміткою до вершини квадрата, в міліметрах; l – найкоротша відстань між двома горизонталями що проходить через вершину квадрата, в міліметрах.

Наприклад, для точки А :

Визначені чорні відмітки нанесені праворуч, знизу, біля перетину ліній, якими площадку поділено на квадрати (Рис.1).

3. Визначення проектні відмітки.

Середню відмітку рельєфу для зменшення складності арифметичних підрахунків вирахувано з використанням перевищень чорних відміток над умов-ною відміткою, наприклад, 69.0, які вираховували за формулою: Середнє перевищення рельєфу над абсолютною відміткою 69.0 визначено за формулою:

(2)

Рис.1

де h^вн – перевищення чорних відміток рельєфу над відміткою 69.0 для внутрішніх точок сітки, що розбиває площадку на квадрати; h^кр – теж для крайніх точок; h^кут – теж для кутових точок площадки; n – кількість квадратів.

4. Визначення проектних (червоних) відміток вершин квадратів.

Впершу чергу були визначенні проектні відмітки кутів площадки, вирахувані задані ухили за формулами (3)-(6):

A B (3)

(4)

D C (5)

(6)

Рис.2 де Z_1,2 – розміри площадки, м.; і_1,2 – ухили.

Підставимо у формули відповідні значення і отримаємо проектні відмітки кутів площадки:

Між кутовими відмітками методом інтерполяції визначаємо проектні відмітки вершин крайніх квадратів. Для цього знаходимо прирости ∆h₁ і ∆h₂ в напрямку, протилежному до ухилів відповідно і₁ та і₂ :

де 5 і 4 – кількість квадратів між А і В та А і D.

Тепер, щоб визначити проектні відмітки вершин, які знаходяться між точками А і В , послідовно додаємо до проектної відмітки точки В приріст ∆h₁ і записуємо над сусідньою вершиною квадрата в напрямку до точки А і т.д. по периметру площадки.

Проектні відмітки внутрішніх точок визначаємо інтерполяцією між крайніми відмітками на протилежних сторонах площадки.

Визначені проектні відмітки наносимо праворуч, зверху біля перетину ліній, якими площадку ділять на квадрати.

5. Визначення робочих відміток

Робочі відмітки h_р вираховують як різницю між проектними і чорними відмітками, м.:

(7)

Одержані значення h_р зі знаком „ + ” показують на необхідність насипу, зі знаком „ – ” - на необхідність виїмки. Значення робочих відміток наносимо зліва, зверху, біля перетину ліній, якими площадку ділять на квадрати.

6. Побудова нульової лінії.

Рис.3

На сторонах квадратів, які мають робочі відмітки різних знаків графічно визначаємо положення нульових точок. У довільному масштабі відкладаємо у вершинах квадратів, перпендикулярно до лінії, на якій шукаємо нульову точку, робочі відмітки зі знаком „ + ” в один бік; зі знаком „ – ” в інший. Сполучивши крайні точки прямою, дістанемо на перетині її з стороною квадрата нульову точку; сполучивши нульові точки побудуємо нульову лінію. Це буде лінія по якій розділяють виїмку і насип (Рис.3).

7. Визначення об’єму ґрунту у квадратах.

Об’єм ґрунту, що належить розробці, визначають як суму об’ємів у повних і перехідних квадратах і об’ємів в укосах.

Об’єм ґрунту в межах квадратів, що мають робочі відмітки одного знаку визначають за формулою:

(8)

де d – сторона квадрата, м.; h_{1, 2, 3, 4} – робочі відмітки у вершинах квадратів, м.

Об’єм ґрунту в межах перехідних квадратів, м³:

(9)

де - сума абсолютних значень усіх робочих відміток перехідного квадрата, м.;- сума робочих відміток насипу (при визначенні об’єму насипу) або суми відміток виїмки (при визначенні об’єму виїмки), м.

Розрахунки об’ємів у квадратах зводимо в таблицю 1.

8. Визначення об’ємів відкосів.

Сплановані площадки належать до постійних земляних споруд, тому згідно з технічними умовами приймаємо коефіцієнт відкосу m для виїмки m₁=1,25; для насипу – m₂ =1,5.

Таблиця 1.

Об’єм відкосів (Рис.4.) визначаємо у таблиці 2 за формулами (10), (11), (12) та (13).

• кутова чотиригранна піраміда(10)

• бокова у вигляді призми(11)

• бокова у вигляді тригранної піраміди(12)

(13)

Рис.4.

9. Складання загальної відомості об’ємів земельних мас під час планування площадки.

Об’єм надлишкового ґрунту з урахуванням залишкового розпушення становить (з Таблиці 3): -5611,17 + 5601,48 +280,07+3,27 = 273,65 м³.

Таблиця 3.

Оскільки приклад розв’язується з нульовим балансом то надлишкового об’єму (330,33 м³ ) не повинно залишитись. Вирахуваний надлишок розподіляємо тонким шаром по площадці, у межах квадратів від чого скоректуємо середню відмітку планування площадки:

Визначення об'ємів укосів
№ квад-рата	Робочі відмітки кутових квадратів, прилеглих до укосу,м.		Об’єми укосів, м3
			між перерізами ф-ли (11)-(13)		кутові піраміди ф-ла - (10)
	h1	h2	насип	виїмка	насип	виїмка
1	+2,71	-	-	-	14,93	-
1	+2,71	+1,73	155,06	-	-	-
1	+2,71	+2,26	14,23	-	-	-
2	+1,73	+0,94	58,14	-	-	-
3	+0,94	+0,63	19,21	-	-	-
3	+0,63	-	-	-	0,19
3	+0,63	+0,11	6,14	-
4	+2,26	+1,82	126,3	-	-	-
6	+0,11	-0,16	0,05	0,13		-
7	+1,82	+1,43	80,36	-	-	-
9	-0,16	-0,36	-	1,94	-	-
10	+1,43	+1,11	49,16	-	-	-
12	-0,36	-0,45	-	4,15	-	-
13	+1,11	+0,61	24,06	-	-	-
13	+0,61	-	-	-	0,17	-
13	+0,61	-1,35	1,16	10,46	-	-
14	-1,35	-3,09	-	142,13	-	-
15	-3,09	-0,20	-	119,85	-	-
15	-0,20	-	-	-	-	≈0
	Разом		533,87	278,66	15,29	≈0

Таблиця 2.

Отже надлишку не буде, якщо проектні відмітки насипу та виїмки збільшити на величинуh₀ :

Коригуємо об’єми виїмок та насипу для кожного квадрата: до значення об’єму насипу в квадраті додаємо добуток h₀ і площі насипу, а від значення об’єму виїмки віднімаємо відповідний добуток h₀ і площі виїмки:

квадрат 1

квадрат 2

квадрат 3

квадрат 4

квадрат 5

квадрат 6

квадрат 7

квадрат 8

квадрат 9

квадрат 10

квадрат 11

квадрат 12

квадрат 13

квадрат 14

квадрат 15

квадрат 16

квадрат 17

квадрат 18

квадрат 19

квадрат 20

3. Розподіл земляних мас по площадці.

Розв’язуємо задачу розподілу земляних мас графоаналітичним способом. Оскільки на площадці маємо три окремих нульових лінії, то для застосування графоаналітичного способу вольовим методом відкинемо від загального об’єму менші об’єми двох виїмок виділених окремими нульовими лініями і прилеглих до цих нульових ліній об’єми насипу рівні відповідним об’ємам виїмки. Для скоригованих (з урахуванням відкинутих об’ємів) об’ємів виїмки та насипу розділених однією нульовою лінією застосовуємо графоаналітичний метод визначення відстані переміщення ґрунту.

Тепер, за наростаючими підсумками вертикальних колонок квадратів, зліва на право будуємо графіки зміни об’ємів окремо для насипу та виїмки. Те ж саме виконуємо для вертикальної сторони площадки підсумовуючи об’єми у горизонтальних рядах квадратів.

Для визначення середньої відстані переміщення графоаналітичним способом використовують графіки зміни об’ємів насипу та виїмок, побудовані підсумками вертикальних колонок і горизонтальних рядів квадратів (Рис.5.)

Площі фігурw₁ і w₂ між ламаними лініями об’ємів насипу та виїмки представляють собою добуток об’ємів ґрунту, який переміщують та відповідної проекції середньої відстані переміщення ґрунту, а тому ми можемо визначити горизонтальну та вертикальну (по відношенню до площі площадки) проекцію відстані переміщення в межах площадки:

(14,15)

Середню відстань переміщення, знаючи проекції, можна визначити за формулою: (16)

Отже, маємо:

Звідси:

Тоді середня відстань переміщення буде:

(17)

Рис.5.

4. Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту для двох варіантів механізації процесу.

При відстані переміщення ґрунту 66,88 м можна використати для різання та переміщення ґрунту при плануванні площадки бульдозери або скрепери. Нами прийнято для першого варіанту – бульдозери, а для другого варіанту – скрепери.

Варіант 1. Розробка ґрунту бульдозерами.

Оскільки у завданні не має директивного терміну виконання робіт, то приймаємо бульдозер любого класу потужності, наприклад, Д-687С на базі трактора Т-100МГП з розмірами відвала а=3,2 м , Н=1,2 м .

Змінна експлуатаційна продуктивність бульдозера, м³ за зміну визначається за формулою:

(18)

де С=8годин – тривалість зміни; V - об’єм ґрунту у щільному тілі, зрізаного відвалом, м³; k_з – коефіцієнт збереження ґрунту під час його переміщення; k_ух – коефіцієнт впливу ухилу рельєфу де працює бульдозер; k_в – коефіцієнт використання бульдозера у часі; t_ц – тривалість циклу бульдозера, с.

Об’єм ґрунту у щільному тілі, зрізаного відвалом, м³:

(19)

де a – довжина відвала, м; Н – його висота, м; - кут природного відкосу ґрунту;K_р – коефіцієнт розпушування ґрунту.

При значенняха=3,2 м; Р=1,2 м; К_р=1,15 ; tg=0,58 при =30^о маємо :

Тривалість циклу, с :

(20)

де - час відповідно різання, переміщення, зворотнього руху та повороту, с.

Величиниt_р, t_п, t_зв обчислюють за формулою, с:

(21)

де 3,6 – переведення одиниць 1 км/год в м/с; L – довжина шляху відповідно різанню, переміщенню та зворотному шляху, м ; К_а – коефіцієнт, що враховує прискорення, уповільнення, перемикання передач, підйом і спуск відвала; приймаємо К_а =1,5 ; - швидкість руху, км/год, яка залежить від вимкненої на тракторі передачі (різання і переміщення ведуться на першій передачі, повернення порожняком – на третій та четвертій передачі, або заднім ходом).

Довжина різання при товщині стружкиh=0,2 м і клиноподібному способі різання, м :

(22)

Ґрунт розробляють човниковим способом без повернення бульдозера (t_пов=0).

Для визначення середнього ухилу, з яким працює бульдозер, нами на рисунку 5 графічним методом визначені центри виїмки та насипу. Ці точки перенесені на рисунок 3 для визначення їх чорних та проектних відміток.

Чорні відмітки: ЦВ-71.6м, ЦН-70.3м.

Проектні відмітки: ЦВ-70.3м, ЦН-70.63м.

Середні відмітки:

Середній ухил, з яким працює бульдозер:

У відповідності до цього ухилу з довідників приймаємо К_ух =1,01

Тривалість циклу бульдозера

Швидкість переміщення υ=2,36 м/с; υ_зв= 5,34м/с.

Коефіцієнт збереження ґрунту під час транспортування:

де L_n=66,88м – відстань переміщення ґрунту.

Продуктивність бульдозера при К_в=0,8

Тривалість роботи бульдозера рівна:

Варіант 2. Розробка ґрунту скреперами.

Для розробки ґрунту приймаємо причіпний скрепер Д-374А з тягачем Т-100.

Змінна експлуатаційна продуктивність скрепера в м³ визначається за формулою:

(23)

деq – місткість ковша скрепера, м³; для Д-511 q=6 м³; К_в=0,8 – коефіцієнт використання скрепера у часі;

(24)

де К_н – коефіцієнт наповнення ковша пухким ґрунтом, приймається з довідників, в залежності від виду ґрунту.

Тривалість циклу скрепера, с :

(25)

де - час, відповідно: завантаження ковша, вантажного та порожнього ходів скрепера, розвантаження скрепера та повороту, с.

Тривалість окремих елементів циклу, с:

(26)

де L – відстань, яку проходить скрепер при виконанні окремих елементів циклу, м; - швидкість руху взято із довідників, км/год. При цьому вантажний хід виконують по горизонтальній і укатаній поверхні на четвертій передачі, по розпушеній поверхні з підйомом – на третій передачі; повернення порожняком – на четвертій передачі.

Тривалість вантажного та порожнього ходів розраховують, маючи на увазі розгін, уповільнення і перемикання передач. Для цього час окремих елементів вантажного та порожнього ходів множать на коефіцієнт К_у.

Довжина завантаження скрепера для клиновидної стружки, м :

деm=0,22 – коефіцієнт, який враховує втрату зрізаного ґрунту, що не попав у ківш скрепера, а залишився на ґрунті у призмах волочіння; a =2,67м – ширина ножа скрепера; h=0,30м – найбільша товщина стружки.

Час завантаження

Час вантажного ходу

Тут прийнято довжину вивантаження –L_в=15м; К_у=1,5; υ₂=5,34 км/год.

Тут К_у=1,3.

Час розвантаження приймаємоt_р=21с; час на повороти t_пов=45с.

Тоді тривалість циклу

Зміна продуктивності скрепера рівна:

Тривалістьроботи скрепера:

У супісках причіпні скрепери використовують без штовхача. Для ознайомлення організації робіт скреперів зі штовхачами умовно, з навчальною метою приймемо у нашому варіанті до скрепера штовхач. Щоб штовхач не простоював збільшимо кількість скреперів.

Кількість скреперів, що обслуговуються одним штовхачем визначаємо за формулою:

(27)

деt_ц,шт. – тривалість циклу штовхача, с:

(28)

t₁ – час завантаження скрепера, с; t₂ – час повернення у вихідне положення, приймаємо t₂ =15с; t₃ – час підходу до чергового скрепера, приймаємо t₃ =20с; t₄ – тривалість переключення передач, зупинки перед початком поштовху, приймаємо t₄ =15с.

Тоді

Кількість скреперів:

Приймаємо ланку з двох скреперів Д-374А і одного трактора-штовхача Т-100.

Тривалість роботи ланки скреперів Т=7,9/2=3,95 змін.

Приймаємо Т₀=4 зміни.

За першим варіантом бульдозер Д-687С на базі трактора Т-100МГП виконує роботу за 22 зміни. За другим варіантом два скрепери Д-374А з штовхачем Т-100 виконують роботу за 4 зміни. Для рівних умов економічного порівняння вирахуємо кількість бульдозерів Д-687С на базі трактора Т-100МГП, які виконують роботу також за 4 зміни. Тоді необхідна кількість бульдозерів рівна:

Остаточно приймаємо шість бульдозерів Д-687С.