Комплексная механизация (лекции)

Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства

Литература

1. Кудрявцев, КМАиМС, 1989.

2. Атаев С. С. Технология и механизация строительного производства, 2 тома.

3. Контора С. Е. Расчет экономической эффективности и применение машин в строительстве.

4. Канюка Н. С. Комплексная механизация.

5. Коран Е. Р. Обоснование выбора и условий формирования комплектов машин для ЗР.

6. Мешик Ч. П. Формирование эффективности парка машин для строительных работ.

7. Шафранский Б. Н.и др. Определение потребности в строительных машинах.

8. Гладков В.Ю и др. Проектирование парков машин ; Учебное пособие. Балашиха; Изд. ВТУ , 2004,

Лекция № 1

Основные понятия, термины курса

Механизация строительства – замена ручного труда, трудом с использованием в технологии строительного производства машин и механизмов.

Основная цель механизации строительства – повышение производительности труда и освобождение человека от выполнения утомительных, однообразных операций при переменном условии снижения стоимости СМР.

В зависимости от степени оснащенности различают:

• частичная – механизация отдельных видов работ при сохранении доли ручного труда,

• комплексная – совокупность взаимосвязанных основных и вспомогательных процессов, выполняемых с помощью средств механизации, в результате чего исходное сырье, материал превращается в готовую продукцию.

Автоматизация – осуществляется без управления человека – более высокая степень механизации.

Показатель оценки уровня комплексной механизации:

,

W_о – общий объем СМР,

W_км –объем СМР, выполненный комплексно- механизировано,

W_чм – частично механизированный,

W_р – объем работ, выполненный вручную.

Коэффициент комплексной механизации и автоматизации:

ΔS_чм, ΔS_км – экономия приведенных затрат при выполнении частичных механизированных работ и комплексно механизированных работ.

Степень механизации:

,

N_рм – число рабочих, занятых механизированным трудом.

Nр-- число рабочих, занятых ручным трудом.

Механовооруженность строительства:

,

S_м - стоимость механизмов используемых на объекте;

S_смр - общая стоимость СМР выполняемой на объекте.

Механовооруженность труда:

Энерговооруженность строительства:

N_мех - мощность механизмов.

Энерговооруженность труда:

Р_р – число работающих.

Лекция № 2

Основные положения индустриальной технологии

строительства

ИТС представляет круглогодичное проведение работ из элементов заводской готовности с максимальным использованием средств механизации. Строительное производство – это комплекс производственных процессов, выполняемых на строительной площадке в подготовительные и основные периоды строительства.

Строительно-монтажные работы – это комплекс работ, выполняемых при возведении зданий и сооружений, и включает обще строительные, монтажные, отделочные и специализированные работы.

Рассматривая строительное производство как единый процесс возведения объектов из элементов заводской готовности, можно выделить следующие этапы:

1. добыча сырья в карьерах;

2. доставка сырья, материалов, полуфабрикатов на предприятия стройиндустрии;

3. самопроизводство строительных конструкций;

4. доставка изделий на объект строительства;

5. строительно-монтажные работы непосредственно на строительных площадках.

СМР подразделяется:

1. Последовательный метод, который представляет поэтапное (последовательное) производство работ на каждом объекте или захватки.

m – число захваток,

n – число объектов,

Т_у – производительность выполнения СМР.

2. Параллельный метод.

3. Поточный метод представляет разбивку процесса возведения зданий на ряд технических процессов, выполняемых за определенный промежуток времени.

Интенсивность процесса:

W – объем работ,

Т – срок строительства.

Для выполнения СМР на каждой фазе строительства можно выделить средства механизации – это комплекты машин и парки машин.

Каждый из этих элементов характеризуется определенной взаимосвязью между машинами, особенностями их функционирования, методами и способами производства работ и формирования их и эксплуатацией.

Комплект машин – это совокупность строительных машин, выполняемых определенную работу, составляющих, как правило, часть технического процесса.

Комплекс машин – это совокупность взаимосвязанных строительных машин, выполняющих заданный технологический процесс.

Парк машин – это совокупность однородных машин для выполнения заданных работ.

Основные схемы комплектования средств механизации

СМР

1.Основная машина и несколько параллельно работающих вспомогательных машин.

2.Основная машина и несколько последовательно работающих вспомогательных машин.

3.Основная машина и несколько параллельных цепей последовательно работающих вспомогательных машин.

4. Основная машина с комплектом сменного навесного рабочего органа.

5. За первой основной машиной параллельно работает несколько вспомогательных: в процессе участвуют также последовательно работающие вспомогательные машины.

6. Несколько основных машин и цепочка параллельно работающих вспомогательных.

7. Основная машина работает после вспомогательной. За основной машиной работает несколько вспомогательных.

По характеру работ:

1. непрерывного действия – когда все машины работают непрерывно (стан непрерывной прокатки изделия).

2. циклического действия – когда все машины работают циклично (экскаватор – автосамосвалы, кран – панель

3. комбинированного действия – когда часть работает непрерывно, а часть циклично (Бетоносмесительный завод - бетона – непрерывная укладка бетона).

По характеру взаимодействия:

1. Система машин с нерегулируемым потоком – означает, что взаимодействие машин в системе происходит по известному или заданному закону распределения.

2. Система машин с регулируемым потоком – через определенные промежутки времени.

Виды и средства механизации

Самостоятельно.

Лекция № 3

Принципы подбора средств механизации СМР

Выбор машин для производства СМР на конкретном объекте осуществляется на стадии разработки проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР).

Два этапа подбора:

1. Предварительный или укрупненный расчет – по техническим параметрам (производительность).

Т_н – нор-ый срок строительства,

W – объем работ,

Т – срок строительства.

2. Выбор на основе принципа оптимизации.

Принципиальная схема подбора комплекта машин для объектов строительства выглядит следующим образом: все объекты группируются по техническим и объемно планировочным характеристикам.

Определяются объемы работ по видам однородных операций на объекте, выполняемых средствами механизации определенного назначения.. Выбирают состав и структуру комплексов машин.

Основные условия комплектования:

1. Минимальное число машин, участвовавших в техническом процессе, и параметрическое соответствие условиям производства работ.

2. Состав комплекса машин должен обеспечивать непрерывность строительного потока.

3. Д. б. проведено согласование параметров основных и ведущих машин комплексов.

В процессе комплексной механизации возникают различные состояния системы: объект – технология – комплект машин. В зависимости от состояния этой системы можно выделить:

1. Когда объект определен, а технология комплексной механизации неопределенна, что соответствует решению задач технологического проектирования.

2. Когда объект определен, технология известна, необходимо подобрать комплект машин – это соответствует поиску оптимальной комплексной механизации.

3. Объект определен, средства механизации, но технология неопределенна, задача оптимальному поиску технологии работ по известному комплекту машин.

4. Когда объект неопределен, но заданы объемы работ, технология из в-ой механизации определены, задача заключается в оптимизации выполнения работ в минимальные сроки, определяемые параметрами функционирования средств механизации.

Процесс оптимального формирования комплексной механизации м.б. выполнен с достаточной достоверностью при условии, если имеется всесторонняя характеристика организации работ и точность исходной информации. В техническую характеристику входят: техническая, организационная, экономическая, технологическая.

На основе выбранного или синтезированного критерия оптимизации уст-ют зав-ть между показателями механизации процесса и техническими параметрами строительных процессов.

Исследования формолизованной модели механизации можно провести многими методами. Применимы два метода:

1. Эвристический – основанный на совокупных знаниях опыта, интеллекта и интуиции.

2. Математический – с использованием формовочных алгоритмов (аналитический, численный) с широким использованием ЭВМ.

При формировании системы комплексной механизации важным является выбор критерия оптимизации. Существуют две основные формы критерия оптимизации:

1. Достижение максимально полезного эффекта при затратах заданных ресурсов.

2. Минимальные затраты ресурса с достаточной заданностью полезного эффекта.

Принципиальная схема разработки системы

машин для строительства

капитальные вложения и объемы работ

технологические характеристики СМР

комплекты машин по видам работ

классификация СМР

номенклатура машин для выполнения немеханизированных процессов

технические характеристики объектов

номенклатура строительных процессов

машины, недостающие для комплекса механизации

структура способов механизации по видам работ

выработка машин по видам работ

процессы, подлежащие замене на индустриальные

технические требования для проектирования недостающих средств механизации

сводная команда машин для комплексной механизации

экономико-математическая модель для расчета парка машин

структура парка машин

потребность машин для строительства

Лекция №4

Народнохозяйственный эффект:

,

С_о – сметная стоимость объекта;

Т_н,ф – нормативный и фактический срок строительства;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Дополнительный экономический эффект:

,

W_o – объем работ данного вида;

Ц_е – себестоимость единицы продукции;

С_у – удельные приведенные затраты;

показатель критерия оптимизации затрат, показывает эффективность при досрочном вводе в эксплуатацию.

Расчет парка машин по методике Госстроя

Потребность в СДМ определяется исходя из объема каждого вида выполняемых работ.

Выделяют условия и характер, объемы и сроки ввода, климатические и биологические условия строительства, технологию СМР, а также техническое состояние машин, организацию и ремонт техники, технической оснащенности и другие факторы.

Анализ воздействия различных факторов показывает, что определяющим в выборе средств механизации являются объемы работ; способы механизации определяются видом машин и величиной эксплуатационной производительности.

Количество машин определяется:

,

У_i – удельный вес того объема работ;

W_i – объем работ данного вида;

Пⁱ_э – годовая эксплуатационная производительность парка машин.

Объем работ: основанием объема работ служат проекты о сметной документации, в которой объемы работ задаются в денежных показателях.

К_i – нормативный коэффициент;

Д – 1млн.руб.

парк машин.

Эксплуатационная производительность машин:

Т_гд – время работы машины в течение года;

.

Лекция № 5

Техническое и технологическое проектирование

в строительстве

1. Технические нормы в строительстве нормируют затраты труда, производительность машин и материальные ресурсы на единицу продукции

уровень производительности труда,

Т_н,ф – продолжительность работы нормированное, фактическое.

- ЕНИР (71 сб-к – 66000норм.)

2. СНИП (5 сборников):

   1. Организация управления и экономика;

   2. Нормы проектирования – 12 групп;

   3. Организация производственных приемов работ – 9 групп;

   4. Сметные нормы;

   5. Нормы затрат материалов и трудовых ресурсов – 4 группы.

Два вида технологического проектирования:

1. Разработка новых технологических решений, включая совершенствование процессов, и разработка требований к новым средствам механизации.

2. Разработка проекта производства работ, основанного на использовании по конкретному объекту и заданного условия технологических решений и использования средств механизации.

В проекте производства работ учитываются местные условия, инструктивные документы, сроки строительства; определяются методы производства работ, потребность в средствах механизации и материала; приводятся технические карты и схемы; оговариваются мероприятия по охране окружающей среды и контроль качества работы.

Проект организации строительства является инициативным документом для заказчика и подрядчика, в котором приведены укрупненные показатели по технологическим решениям, средства механизации, сроки строительства и материал технического обеспечения.

Механизация СМР на объекте должна обеспечивать производительность труда за счет применения СДМ, оборудования и средств малой механизации (нормо- комплекты). Механизация д.б. комплексная и осуществляется комплектами машин необходимой оснастки, инвентаря и приспособлений.

Виды, маркировки и число ведущих и вспомогательных машин д.б. приняты и оценены по принципу оптимизации параметра и объемно-планировочных решений возведенных зданий и сооружений с возможностью минимального использования числа видов машин.

Комплексная механизация земельных работ с мерзлыми грунтами (2 этапа):

• с предварительной подготовкой;

• непосредственная разработка мерзлого грунта специальными машинами блочным способом и землеройными машинами с рабочим оборудованием для разрушения грунтов.

Лекция № 6

Блочный метод разработки грунтов

Сущность метода заключается в том, что мерзлый грунт не подвергается сплошной разработке или оттаиванию. Мерзлый грунт режут буровыми или дискофрезерными машинами, а затем удаляют краном или ЗТМ. Стоимость разработки грунта 19-36 коп. – 1куб. Трудоемкость 0,015-0,025

Два способа:

1. Мелкоблочный;

2. Крупноблочный.

Выбор способа определяется механизмом, который производит удаление грунта.

Мелкоблочный – размеры блоков определяются размерами ковша экскаватора или грузоподъемностью транспортных средств.

Крупные блоки от основного массива можно осуществить несколькими способами:

1. Непосредственно строительным краном.

2. Сдвиг блока тягачами.

3. Комбинированным.

ширина щели;

размер блока;

 - плотность;

Q_Г – грузоподъемность.

, .

К – коэффициент вялости массива по глубине (вечно мерзлый грунт);

S – площадь блока;

С – внецентровое усилие приложение нагрузки.

Механический 56,3 в том числе

Статическое рыхление 13,3%

Траншейное копание 13,3%

Ударное разрезание 7,3%

Экскаваторы с активными зубьями, молоты 2,8%

Взрывной способ 30,4%

Способ предохранения от промерзания 2,8%

Химическое оттаивание 1,1%

Прочие методы 9,7%

Машины для разрушения грунтов методом

отрыва

Применяется для разрыхления грунтов 5, 6 категории в трудно доступных местах.

Р.О. выполнен в виде шнека или винта переменного диаметра, который м.б. навешен на трактор или ручной специальный инструмент. Диаметр винта определяется по экспериментальной формуле, исходя из мощности.

h_o – глубина;

₁ – угол подъема винтовой лестницы.

Крутящий момент:

Способ разработки	Энергоемкость	Удельная трудоемкость	Стоимость
Предохранение от промерзания; Огневое оттаивание; Электрическое оттаивание; Буровзрывной; Механический: при . ручном винтовой; Резание грунта; Статическое рыхление; Ударное разрушение; Вибрационный	1,36 13,3 8 – 30 1,4 0,28 5,45 2,8 0,65 16,4	0,02 – 0,002 0,11 – 0,14 0,3 – 0,7 0,48 0,57 – 0,85 0,25 0,03 – 0,9 0,002 – 0,005 0,005 – 0,05 0,44 – 0,8	0,015 – 0,24 0,3 – 0,9 0,32 – 1,76 0,5 – 0,65 2,3 0,17 0,32 – 2 0,1 – 0,3 0,25 – 0,10 0,43 – 0,7

Лекция № 7

Комплексная механизация свайных работ

1. По способу устройства:

• забивные;

• набивные.

2. По форме:

• квадратные;

• трапециидальные;

• круглые;

• сплошные;

• полые;

• винтовые;

• трубчатые.

3. По способу передачи нагрузки:

• Сваи-стойки;

• Висячие сваи.

Свайный фундамент включает три элемента:

1. Ростверк.

2. Сваи.

3. Грунт.

Способы погружения свай:

1. Забивание.

2. Вибропогружение.

3. Завинчивание.

4. Комбинированный.

- энергия.

Подбор молотов для погружения свай:

1. По отношению веса ударной части к весу сваи

1,5(1); 1,25(2); 1,0(3).

1. для плотных грунтов;

2. для средних;

3. для слабых.

1. В зависимости от энергии удара

а = 25 Дж/кН – для обычных грунтов;

F – несущая способность сваи.

К – коэффициент для разных типов машин:

• для трубчатых = 6,

• для штанговых = 5,

• для подвесных = 4.

- для трубчатых,

Н = 2,8м – рабочая высота.

- для штанговых,

Н = 1,7 – 2,2 Н.

Подбор вибропогружателя:

М_в.м – момент вращающихся масс;

 - вес сваи.

Лекция № 8

Механизация свайных работ на вечномерзлых

грунтах

Способ погружения свай зависит от температурного состояния грунта. В пластично мерзлые грунты при средней температуре грунтов по длине сваи – 0,5применяется буроопускной способ.

Смысл буроопускного способа заключается в том, что стандартные сваи устанавливаются предварительно пробуренных скважинах. Диаметр скважины превышает наибольший размер поперечного сечения сваи не менее чем на 5см с последующим заполнением скважины грунтовым раствором.

В твердомерзлых глинистых грунтах, мелких и пылеватых смесях при средней температуре ниже 1,5применяют опускной способ. Смысл этого способа заключается в погружении свай в скважины, обработанные оттаиванием грунта.

Способ оттаивания грунта:

1. Электрический (1,5 суток).

2. Коаксиальное нагревание.

3. нагреватели (продолжительность нагрева 36 – 48 часов, расход тепла 28000ккал/куб).

4. Паровые иглы (глубина до 1,5м): в зависимости от типа грунта оснащаются наконечниками 3^х типов: нормальные, рыхлительные и скоростного вида.

1. Нормального действия – применяется на глинистых грунтах.

2. Рыхлительного действия – применяется на песчаных грунтах.

3. Скоростного действия – применяется на пылевидных и торфяных грунтах.

Бурозабивные сваи применяются в пластинчатых и твердопластичных грунтах с каменистыми включениями, за счет погружения свай в предварительно пробуренные скважины.

Важнейшей характеристикой того или иного способа свайного фундамента являются сроки забивания свай в грунт до набора несущей способности свай. Срок = 0.

Неправильный подбор комплекта машин приводит к неравномерной загрузке недоиспользованной N машин, малой производительности механического труда.

Комплект машин и механизмов должен охватывать весь комплекс работ технологической цепочки:

1. Подготовительные;

2. Свайные;

3. Замораживание свай в зависимости от способа погружения;

4. Бетонные работы;

5. Монтажные работы;

6. Испытание фундамента.

Основные показатели механизации:

1. Поточно-непрерывная механизация свайных работ.

2. Рациональные способы и методы.

3. Подбор нормо комплекта машин.

Лекция № 9

Монтаж конструкций

Является комплексно-механическим процессом поточной сборки зданий, сооружений из элементов и конструктивных узлов заводской готовности. Эффективность производства монтажных работ обеспечивается при сочетании следующих конструктивных и организационных технологических факторов:

1. Укрупнение и унификация конструкций.

2. Совмещенное ведение монтажа при поточной организации работ с крупноблочной сборкой.

3. Комплексная механизация и частичная автоматизация.

Монтажные работы подразделяются на:

• основные – подготовка к подъему, выверка,

• подготовительные – доставка элементов на объект, складирование и укрупнительная сборка.

Схемы технологических вариантов организации

монтажных работ

1. Завод – изготовитель.

2. Центральная площадка укрупнительной сборки.

3. Приобъектный склад.

4. Приобъектная площадка укрупнительной сборки.

5. Площадка изготовления строительной конструкции на объект.

6. Объект.

1-6 – схема

1-2-6

1-4-6

1-2-4-6

1-2-3-6 – с завода на склад

1-3-6

5-6 – когда конструкции не на заводе делают

Методы и способы монтажа:

Методом монтажа называется техническое решение, определяющее последовательность сборки здания и сооружения и способ установки конструкции в проектное положение.

В зависимости от последовательности монтажа различают следующие методы:

1. раздельный;

2. комплексный;

3. совмещенный.

При разном способе монтаж конструкции выполняется последовательными проходками одним или несколькими монтажными средствами.