Определение объемов земляных работ и выбора оптимальных комплектов планировочной и землеройной техники

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Строительный факультет

Кафедра строительного производства

Расчетная работа

по дисциплине

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

Тема: Определение объемов земляных работ и выбора оптимальных комплектов планировочной и землеройной техники

Работу выполнила студентка

группы ПСКу-13-1бзу

Кутявина Дарья Александровна

Работу приняла:

Сазонова Светлана Александровна



Содержание

Введелени

1. Определение черных отметок вершин геодезической сетки

2. Определение средней планировочной отметки.

3. Определение красных (проектных) отметок

4. Определение рабочих отметок

5. Построение линии нулевых работ (ЛНР)

6. Построение откосов площадки

7. Определение объемов земляных работ методом треугольных призм

8. Определение объемов грунта в откосах

9. Баланс земляных масс

10. Определение средней дальности перемещения грунта при планировке площадки

10.1 Графоаналитический метод

11. Определение объема земляных работ при разработке выемок (траншей, котлованов)

11.1 Виды и размеры выемок

11.2 Определение геометрических объемов выемок

11.3 Определение геометрического объема приямков под фундамент

11.4 Определение геометрического объема грунта обратной засыпки

11.5 Определение физических объемов грунта

геодезический строительный земляной дальность



Введение

Определение объемов земляных работ

Исходные данные:

Дана геодезическая сетка 6х4 со стороной квадрата а=40м.

Даны два уклона: вдоль вертикальной стороны геодезической сетки

, вдоль горизонтальной - .

Превышение между горизонталями h=0,5м.

Высотная отметка исходной горизонтали Hч=124,00.

Тип грунта - супесь.



1. Определение черных отметок вершин геодезической сетки

Черные отметки вершин геодезической сетки определяются по формуле, основанной на принципе геометрической интерполяции,

где - отметка горизонтали, ближайшей к вершине;

- превышение между соседними горизонталями по высоте;

- расстояние между горизонталями, между которыми находится рассматриваемая вершина, м;

Результаты подсчета сводим в табл.1.

Таблица 1 - Значения черных отметок в вершинах геодезической сетки

шифр вершины геодезической сетки	Черная отметка
А1	128-(12/37)*0,5=	127,84
А2	127,5+(16/29)*0,5=	127,78
А3	127,5+(10,5/29)*0,5=	127,68
А4	127,5+(11/29)*0,5=	127,69
А5	128-(13/30)*0,5=	127,78
Б1	127,5-(13/32)*0,5=	127,3
Б2	127+(6/30)*0,5=	127,1
Б3	127-(8/23,5)*0,5=	126,83
Б4	127-(8/23,5)*0,5=	126,83
Б5	127+(2/24)*0,5=	127,04
В1	127-(10,5/30,5)*0,5=	126,83
В2	126,5-(8/24,5)*0,5=	126,34
В3	126-(2/31,5)*0,5=	125,97
В4	126+(6,5/29)*0,5=	126,11
В5	126,5-(0/33)*0,5=	126,5
Г1	126,5-(8/28)*0,5=	126,36
Г2	125,5-(12,5/25,5)*0,5=	125,75
Г3	125,5-(10,5/31,5)*0,5=	125,33
Г4	125,5+(3,5/26)*0,5=	125,57
Г5	126+(6/31)*0,5=	126,1
Д1	126-(3/25,5)*0,5=	125,94
Д2	125,5-(9,5/24,5)*0,5=	125,31
Д3	125-(13/31)*0,5=	124,79
Д4	125+(6,5/30)*0,5=	125,11
Д5	125,5+(6,5/31)*0,5=	125,6
Е1	125,5-(2/24)*0,5=	125,46
Е2	125-(8/23)*0,5=	124,83
Е3	124+(8/30)*0,5=	124,13
Е4	124,5+(7/26,5)*0,5=	124,63
Е5	125+(10/31,5)*0,5=	125,16
Ж1	125-(5/27)*0,5=	124,91
Ж2	124,5-(5,5/29)*0,5=	124,41
Ж3	124-(0/31)*0,5=	124
Ж4	124,5-(14,5/33)*0,5=	124,28
Ж5	124,5+(11/30)*0,5=	124,68



2. Определение средней планировочной отметки

Среднюю планировочную отметку территории рассчитывают исходя из условия нулевого баланса грунта на планируемой площадке, при котором объемы срезки и подсыпки равны.

Территория разбивается на треугольники с расположением диагоналей в одном направлении и определяется по формуле:

,

где- сумма черных отметок вершин, относящихся соответственно к 1-ому, двум…шести треугольникам.

n - число квадратов, на которые разбита площадка.

;

;

;

;

.



3. Определение красных (проектных) отметок

Красные отметки определяются методом поворота площадки вокруг осей y-y; x-x из положения планировочной отметки в положение с заданным уклоном. Оси поворота проводятся в центре площадки.

При планировке площадки с двумя уклонами красные отметки вычисляются по формуле:

,

где - расстояние от вершин треугольников до оси вращения, называемое плечом поворота, м;

- уклон вдоль длинной стороны площадки;

- уклон вдоль короткой стороны площадки;

Результаты подсчета сводим в табл.2.

Таблица 2 - Значения красных отметок в вершинах геодезической сетки

шифр вершины	плечо поворота	угол наклона	Красная отметка
	L1	L2	i1	i2
А1	120	80	0,001	0,005	126,35
А2	120	40	0,001	0,005	126,15
А3	120	0	0,001	0,005	125,95
А4	120	40	0,001	-0,005	125,75
А5	120	80	0,001	-0,005	125,55
Б1	80	80	0,001	0,005	126,31
Б2	80	40	0,001	0,005	126,11
Б3	80	0	0,001	0,005	125,91
Б4	80	40	0,001	-0,005	125,71
Б5	80	80	0,001	-0,005	125,51
В1	40	80	0,001	0,005	126,27
В2	40	40	0,001	0,005	126,07
В3	40	0	0,001	0,005	125,87
В4	40	40	0,001	-0,005	125,67
В5	40	80	0,001	-0,005	125,47
Г1	0	80	0,001	0,005	126,23
Г2	0	40	0,001	0,005	126,03
Г3	0	0	0,001	0,005	125,83
Г4	0	40	0,001	-0,005	125,63
Г5	0	80	0,001	-0,005	125,43
Д1	40	80	-0,001	0,005	126,19
Д2	40	40	-0,001	0,005	125,99
Д3	40	0	-0,001	0,005	125,79
Д4	40	40	-0,001	-0,005	125,59
Д5	40	80	-0,001	-0,005	125,39
Е1	80	80	-0,001	0,005	126,15
Е2	80	40	-0,001	0,005	125,95
Е3	80	0	-0,001	0,005	125,75
Е4	80	40	-0,001	-0,005	125,55
Е5	80	80	-0,001	-0,005	125,35
Ж1	120	80	-0,001	0,005	126,11
Ж2	120	40	-0,001	0,005	125,91
Ж3	120	0	-0,001	0,005	125,71
Ж4	120	40	-0,001	-0,005	125,51
Ж5	120	80	-0,001	-0,005	125,31



4. Определение рабочих отметок

Рабочие отметки определяются по формуле:

.

Знак (+) (>0) указывает на необходимость подсыпки, а знак (-) (hр <0) - срезки грунта.

Результаты подсчета сводим в табл.3.

Таблица 3 - Значения рабочих отметок в вершинах геодезической сетки

шифр вершины	красные отметки	черные отметки	Рабочие отметки
			(+)насыпь	(-)выемка
А1	126,35	127,84		-1,49
А2	126,15	127,78		-1,63
А3	125,95	127,68		-1,73
А4	125,75	127,69		-1,94
А5	125,55	127,78		-2,23
Б1	126,31	127,3		-0,99
Б2	126,11	127,1		-0,99
Б3	125,91	126,83		-0,92
Б4	125,71	126,83		-1,12
Б5	125,51	127,04		-1,53
В1	126,27	126,83		-0,56
В2	126,07	126,34		-0,27
В3	125,87	125,97		-0,1
В4	125,67	126,11		-0,44
В5	125,47	126,5		-1,03
Г1	126,23	126,36		-0,13
Г2	126,03	125,75	0,28
Г3	125,83	125,33	0,5
Г4	125,63	125,57	0,06
Г5	125,43	126,1		-0,67
Д1	126,19	125,94	0,25
Д2	125,99	125,31	0,68
Д3	125,79	124,79	1
Д4	125,59	125,11	0,48
Д5	125,39	125,6		-0,21
Е1	126,15	125,46	0,69
Е2	125,95	124,83	1,12
Е3	125,75	124,13	1,62
Е4	125,55	124,63	0,92
Е5	125,35	125,16	0,19
Ж1	126,11	124,91	1,2
Ж2	125,91	124,41	1,5
Ж3	125,71	124	1,71
Ж4	125,51	124,28	1,23
Ж5	125,31	124,68	0,63



5. Построение линии нулевых работ (ЛНР)

Нулевая линия является границей между подсыпкой и срезкой грунта планируемой территории. Она представляет собой ломаную линию, построенную по нулевым значениям рабочих отметок.

Координаты нулевых рабочих отметок определим графическим методом.



6. Построение откосов площадки

В угловых вершинах геодезической сетки откладывают заложение откоса в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Величину заложения откосов в плане (с = hp•m) рассчитываем по значениям рабочих отметок в вершинах геодезической сетки, находящихся по периметру спланированной территории.

В нашем случае коэффициент заложения откоса (m) равен 1:0,67, т.к. вид грунта - супесь, а глубина выемки (насыпи) находится в пределах 1,5 - 3,0 м (табл.4).

Таблица 4 - Значение коэффициента откоса (1:m) в зависимости от вида грунта и глубины выемки

Вид грунта	Крутизна откосов (H:a) при глубине выемки, м
	до 1,5	1,5-3,0	3,0-5,0
Песок, гравийно-галечный (влажный)	0,5	1	1
Супесь	0,25	0,67	0,85
Суглинок	0	0,5	0,75
Глина	0	0,25	0,5
Насыпной грунт	0,67	1	1,25



7. Определение объемов земляных работ методом треугольных призм

Объемы земляных масс при планировке площадки определяем в состоянии естественной плотности грунта. Расчет ведем по значениям рабочих отметок в вершинах треугольников.

Треугольники, рабочие отметки которых имеют один знак, называют “чистыми”, “одноименными”, или “полными”.

Треугольники с рабочими отметками разных знаков называют “смешанными”, или “переходными”.

Первоначально подсчитываем объемы в “чистых” призмах, затем в “смешанных”. Расчет ведем по средней величине рабочих отметок, знак определяется положением рассматриваемой призмы относительно линии нулевых работ.

Перед расчетом треугольники площадки нумеруем слева направо и сверху вниз.

Объемы выемки или насыпи в «чистых призмах» можно рассчитать по формуле:

,

где а - в данном случае, сторона (катет) треугольника.

Объемы грунта в «смешанных» треугольных призмах рассчитываем по формулам:

Для фигуры, отсеченной ЛНР с одной рабочей отметкой (м3),

,

где -- рабочая отметка участка призмы, одиноко отсеченного ЛНР;

, - рабочие отметки участка призмы, с двумя вершинами одного знака, отсеченного ЛНР.

Для фигуры, ЛНР с двумя рабочими отметками (м3),

,

«Чистые» треугольные призмы:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

«Смешанные» треугольные призмы:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Результаты расчета по определению земляных масс треугольных призм сводим в табл.5.

Таблица 5 - Ведомость объемов земляных масс, определенных методом треугольных призм

№ треуг.	рабочие отметки	Объемы работ, м3
	h1	h2	h3	насыпь(+)	выемка(-)
1	-1,49	-0,99	-0,99		925,33
2	-1,49	-1,63	-0,99		1096
3	-1,63	-0,99	-0,92		941,33
4	-1,63	-1,73	-0,92		1141,33
5	-1,73	-0,92	-1,12		1005,33
6	-1,73	-1,94	-1,12		1916
7	-1,94	-1,12	-1,53		1224
8	-1,94	-2,23	-1,53		1520
9	-0,99	-0,56	-0,27		485,33
10	-0,99	-0,99	-0,27		600
11	-0,99	-0,27	-0,1		362,67
12	-0,99	-0,92	-0,1		536
13	-0,92	-0,1	-0,44		389,33
14	-0,92	-1,12	-0,44		661,33
15	-1,12	-0,44	-1,03		690,67
16	-1,12	-1,53	-1,03		981,33
17	0,28	-0,56	-0,13	126,33	17
18	0,28	-0,27	-0,56	159,34	12,67
19	-0,27	0,28	0,5	12,39	148,39
20	0,5	-0,1	-0,27	37,48	72,15
21	-0,1	0,5	0,06	2,78	125,44
22	0,06	-0,44	-0,1	128,72	0,72
23	0,06	-0,44	-0,67	280,16	0,16
24	-0,44	-1,03	-0,67		570,67
25	-0,13	0,25	0,68	1,9	215,24
26	-0,13	0,28	0,68	1,76	223,10
27	0,28	0,68	1	522,67
28	0,28	0,5	1	474,67
29	0,5	1	0,48	528
30	0,5	0,06	0,48	277,33
31	-0,21	0,48	0,06	13,26	101,26
32	0,06	-0,67	-0,21	218,96	0,29
33	0,25	0,69	1,12	549,33
34	0,25	0,68	1,12	546,67
35	0,68	1,12	1,62	912
36	0,68	1	1,62	880
37	1	1,62	0,92	944
38	1	0,48	0,92	640
39	0,48	0,92	0,19	424
40	-0,21	0,48	0,19	8,95	131,61
41	0,69	1,2	1,5	904
42	0,69	1,12	1,5	882,67
43	1,12	1,5	1,71	1154,67
44	1,12	1,62	1,71	1186,67
45	1,62	1,71	1,23	1216
46	1,62	0,92	1,23	1005,33
47	0,92	1,23	0,63	741,33
48	0,92	0,19	0,63	464



8. Определение объемов грунта в откосах

Объемы (м3) грунта в элементах откосов определяют по формулам:

для боковых откосов типа трехгранной пирамиды:

,

для боковых откосов типа призматоида:

,

для угловых откосов типа четырехгранной пирамиды:

,

где h1, h2 - рабочие отметки;

L - геометрическая длина откоса.

При определении объема откоса призматоидной фигуры, в случае перепада значений высотных отметок более чем на 1,5 м, можно принимать среднее значение коэффициента заложения откоса из величин, предлагаемых табл. 4.

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;



9. Баланс земляных масс

Объемы земляных масс сводят в балансовую ведомость (табл. 6).

Таблица 6 - Балансовая ведомость объемов земляных масс

Наименование объемов	Объемы грунта, м3	Расхождение в объемах, %
	Выемка (-)	Насыпь (+)
1. Основные объемы:
1)объемы чистых призм	13249,14	13253,34
2)объемы смешанных призм	928,03	902,03
2. Дополнительные объемы (в откосах)	305,94	25,61
ИТОГО	14483,11	14180,98
Объем грунта выемки с учетом коэффициента остаточного разрыхления (Ко.р.=1,03)	14917,60		4,94
Недостаток (избыток) грунта	736,62



10. Определение средней дальности перемещения грунта при планировке площадки

Средняя дальность перемещения грунта (lср) может быть определена одним из следующих методов:

графоаналитическим;

аналитическим (метод статических моментов);

графическим.

Наиболее точные результаты получают графоаналитическим методом.

10.1 Графоаналитический метод

Для определения центра тяжести выемки и насыпи рассчитываем ординаты средних значений объемов грунта, затем из этих точек восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с кривыми объемов.

Полученные точки на кривых объемов проецируются на поверхность площадки и соединяются линией. Длины линий измеряем с помощью линейки:

;

.

Для дальнейшего расчета принимаем наибольшее значение: ;



11. Определение объема земляных работ при разработке выемок (траншей, котлованов)

Исходные данные:

здание с размерами в осях 54х18м;

количество пролетов 3;

шаг крайних колонн 6м;

шаг средних колонн 6м;

ширина пролетов 6,6,6 м.

длина здания 54 м

11.1 Виды и размеры выемок

Среднюю глубину выемки рассчитаем в следующей последовательности:

Ставим здание в выемку и определим красные (планировочные) отметки контура здания.

;

;

;

;



Определяем среднее значение контура здания:

.

Определяем отметку дна выемки с учетом проектируемой высоты фундамента:

.



Определим среднюю величину выемки:

.

Определим геометрические размеры котлована:

;

.

;

.

Т.к. по заданию ширина пролетов равна 6, 6, 6 м, то целесообразней разработать котлован.

11.2 Определение геометрических объемов выемок

Геометрический объем котлована.

.

Выездная траншея

11.3 Определение геометрического объема приямков под фундамент

С целью сохранения структуры грунта в основании выемки грунт не дорабатывается экскаватором до проектной отметки, т.к. оптимальный вариант в землеройной техники в расчетной работе еще не определен, hн.гр.(недобор грунта) принимаем конструктивно равной 0,1 м.

Приямки разрабатываются вручную, размер приямка в плане определяем по подошве фундаментов с учетом допуска на степень свободы при монтаже. Допуск принимаем равным 0,2 м.

Геометрический объем приямков определяется по формуле:

,

где hн.гр - недобор грунта при разработке экскаватором;

- площадь приямка, мІ (аф + 2*0,1)2;

n-количество фундаментов.

Для крайних приямок:

;

Для крайних приямок:

;

Общий геометрический объем приямков:

.



11.4 Определение геометрического объема грунта обратной засыпки

Геометрический объем обратной засыпки рассчитываем в следующей последовательности:

определяем высоту обратной засыпки Нобр.з, м, по формуле:

;

рассчитываем геометрический объем выемки с учетом высоты Нобр.з.:

;

.

;

.

.

из геометрического объема выемки вычитают суммарный объем железобетонных элементов, входящих в объем обратной засыпки:

;

.



11.5 Определение физических объемов грунта

Объем грунта, в случае его разработки из состояния естественной плотности, определяют с учетом коэффициента первоначального разрыхления kп.пр. (для супеси примем kп.пр. =1,15), т.е. объем грунта при разработке траншей, приямков под фундаменты определяется по формуле:

Объем грунта обратной засыпки в пазухи фундамента определяют уменьшением его геометрического объема на коэффициент остаточного разрыхления грунта kо.р., т.к. при механическом уплотнении грунта его первоначальная плотность не достигается.

Результаты расчетов объемов грунта при разработке земляных масс сводим в (табл. 7).

Таблица 7 - Сводная таблица объемов земляных масс, м3

Наименование работ	Геом. объем, м3	Увеличение грунта при разработке	Объем грунта, м3
		величина первоначального разрыхления грунта	величина остаточного разрыхления грунта
Разработка грунта в котловане по оси 1-3	2688	1,12	-	3010,56
Устройство въездной траншеи в котловане	322,76	1,12	-	361,49
Обратная засыпка грунта в пазух фундамента	2548,2	-	1,04	2450,19
Разработка недобора грунта в приямках под фундаменты	20,06	1,12	-	22,47
Объем лишнего грунта на вывоз	482,62	1,12	-	540,53

Размещено на Allbest.ru

...