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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Строительный факультет Кафедра «Строительство и геотехника»

Расчетно-графическая работа по дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ»

тема: «Определение объемов земляных работ и выбора оптимальных комплектов планировочной и землеройной техники»

Работу выполнил студент

группы СТ-17-2бз Нечаев О.Б.

Работу принял: Сазонова С.А.

Старший преподаватель каф. СПГ

Пермь 2020 г.



Содержание

земляной землеройный машина геодезический

I. Определение объемов земляных работ

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 объема грунта при разработке траншей

11.3 Определение геометрического объема приямков под фундамент

11.4 Определение геометрического объема грунта обратной засыпки

11.5 Определение физических объемов грунта

II. Выбор оптимальных комплектов планировочных и землеройных машин при производстве земляных работ

1. Выбор бульдозера в качестве ведущей машины комплекта

1.1 Расчет сменной эксплуатационной производительности бульдозера

1.2 Расчет нормативной производительности бульдозера

1.3 Определение расчетной продолжительности работы бульдозера

1.4 Выбор грунтоуплотняющих машин (катков), используемых в качестве вспомогательной техники в комплекте

1.4.1 Определение нормативной производительности грунтоуплотняющей машины (катка)

1.4.2 Определение расчетной продолжительности работы катка

1.4.3 Определение количества ведущих машин (бульдозеров) в комплекте планировочных машин

1.4.4 Определение плановой производительности (процента производительности) работы бульдозеров и катка в комплекте

2.1 Определение вида забоя и выбор траектории движения экскаватора

2.1.1 Определение длины передвижки экскаватора

2.1.2 Определение ширины забоя при разработке котлованов

2.2 Подбор экскаватора по обеспеченности создания отвала грунта на обратную засыпку

2.2.1 Определение достаточности объемов отвала, создаваемого экскаватором

2.2.2 Проектирование размещения отвала относительно выемки

2.2.3 Определение размеров отвала

2.2.4 Определение безопасного расстояния от бровки выемки до опоры строительной техники

2.3 Расчет сменной эксплуатационной производительности экскаватора транспортной единицы

2.3.1 Сменная эксплуатационная производительность экскаватора

2.3.2 Сменная эксплуатационная производительность автотранспорта

2.4 Расчет количества транспортных средств



I. Определение объемов земляных работ

Исходные данные:

1. Дана геодезическая сетка 3х4 со стороной квадрата а=50м.

2. Даны два уклона: вдоль длинной стороны геодезической сетки i?=0,001, вдоль короткой стороны i?=0,001.

3. Превышение горизонталей по высоте h=0,5м.

4. Высотная отметка исходной горизонтали Н_ч=125,00

5. Тип грунта - супесь.

1. Определение чёрных отметок вершин геодезической сетки

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

Н_черн =

где - отметка горизонтали, ближайшей к вершине;

h_гор - превышение между соседними горизонталями по высоте;

b_гор - расстояние между горизонталями, между которыми находится рассматриваемая вершина, м (изм. линейкой);

х - расстояние от ближайшей горизонтали до рассматриваемой вершины, м (изм. линейкой).



На рисунке показано определение значений b и x при расчёте чёрных отметок в вершинах геодезической сетки: а - замеры по граням геодез. сетки; б - замеры по кратчайшему расстоянию через вершину геодез. сетки. 1 - ближайшая горизонталь к вершине А1; 2 - ближайшая горизонталь к вершинам А3 и Б2; 3 - ближайшая горизонталь к вершине В4; 4 - ближайшая горизонталь к вершинам Б2 и Б3

Результаты подсчёта сводим в таблицу в табл. 1

Таблица 1

Значения чёрных отметок в вершинах геодезической сетки

Шифр вершины	Чёрная отметка
А1	125,00-(0,50/52,18)*14,13=	124,86
А2	124,50+(0,50/27,18)*5,44=	124,60
А3	124,00-(0,50/30,44)*7,61=	123,89
А4	123,00+(0,50/41,31)*14,13=	123,17
Б1	124,50-(0,50/39,13)*7,61=	124,40
Б2	124,50+(0,50/32,61)*8,70=	124,63
Б3	124,00-(0,50/27,18)*9,78=	123,82
Б4		123,00
В1	123,50+(0,50/35,87)*15,22=	123,71
В2	123,50+(0,50/26,09)*10,87=	123,71
В3	123,50-(0,50/38,05)*16,31=	123,29
В4		122,50
Г1		123,00
Г2	122,50+(0,50/23,91)*10,87=	122,73
Г3	122,50-(0,50/31,52)*5,44=	122,41
Г4	122,00-(0,50/39,13)*8,70=	121,89
Д1	122,00+(0,50/39,13)*11,96=	122,15
Д2	122,00-(0,50/68,48)*5,44=	121,96
Д3	121,50+(0,50/68,48)*9,78=	121,57
Д4	121,00+(0,50/32,61)*13,04=	121,20



2. Определение средней планировочной отметки

Среднюю планировочную отметку территории Н₀ рассчитывают исходя из условия нулевого баланса грунта на планируемой площадке, при котором объёмы срезки и подсыпки равны.

При разбивке территории на треугольники с различным направлением диагоналей определяется по формуле:

где - сумма чёрных отметок вершин, относящихся соответственно к одному, двум …… восьми треугольникам;

n- число треугольников, на которые разбита площадка =24. В одной вершине может сходиться от одного до восьми углов треугольников.

= H^A1+Н^Д4=124,86+121,20=246,06

=Н^А3+Н^А4+Н^В1+Н^Д1=123,89+123,17+123,71+122,15=492,92

= Н^Б4+Н^В4+Н^Г1+Н^Г4+Н^Д2+Н^Д3=123,00+122,5+123,00+121,89+121,96+121,57=733,92

= Н^А2+Н^Б1+Н^Б2=124,6+124,4+124,63=373,63

= Н^В3+Н^Г2+Н^Г3=123,29+122,73+122,41=368,43

= Н^Б3+Н^В2=123,82+123,71=247,54

==123,22



3. Определение красных (проектных) отметок

Красные отметки определяются методом поворота площадки вокруг осей N-N^І; O-O^І из положения планировочной отметки H₀ в положение с заданным уклоном. Оси поворота проводятся в центре площадки.

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

Н_кр = Н₀ ± ₁Я₁ ± ₂Я_2,

где _1,2 - расстояние от вершин квадратов до оси вращения, называемое плечом поворота, м;

Я₁ - уклон вдоль короткой стороны площадки;

Я₂ - уклон вдоль длинной стороны площадки;

Результаты подсчёта сводим в табл. 2.

Таблица 2

Значения красных отметок в вершинах геодезической сетки

Шифр вершины	Плечо поворота	Угол поворота	Красная отметка
	L1	i1	L2	i2
А1	100,00	0,001	75,00	0,001	123,40
А2	100,00	0,001	25,00	0,001	123,35
А3	100,00	0,001	25,00	- 0,001	123,30
А4	100,00	0,001	75,00	- 0,001	123,25
Б1	50,00	0,001	75,00	0,001	123,35
Б2	50,00	0,001	25,00	0,001	123,30
Б3	50,00	0,001	25,00	- 0,001	123,25
Б4	50,00	0,001	75,00	- 0,001	123,20
В1	0	0,001	75,00	0,001	123,30
В2	0	0,001	25,00	0,001	123,25
В3	0	0,001	25,00	- 0,001	123,20
В4	0	0,001	75,00	- 0,001	123,15
Г1	50,00	- 0,001	75,00	0,001	123,25
Г2	50,00	- 0,001	25,00	0,001	123,20
Г3	50,00	- 0,001	25,00	- 0,001	123,15
Г4	50,00	- 0,001	75,00	- 0,001	123,10
Д1	100,00	- 0,001	75,00	0,001	123,20
Д2	100,00	- 0,001	25,00	0,001	123,15
Д3	100,00	- 0,001	25,00	- 0,001	123,10
Д4	100,00	- 0,001	75,00	- 0,001	123,05



4. Определение рабочих отметок

Рабочие отметки определяются по формуле:

±h_р = Н_кр - Н_черн

Знак «плюс» ( h_р>0) указывает на необходимость подсыпки, т.е. создания «насыпи» грунта, а знак «минус» ( h_р< 0) - срезки грунта, т.е. создания «выемки». Результаты подсчёта сводим в табл.3 и указываем в вершинах геодезической сетки.

Таблица 3

Значение рабочих отметок в вершинах геодезической сетки

Шифр	Красная	Чёрная	Рабочие отметки
вершины	отметка	отметка	Насыпь +	Выемка -
А1	123,40	124,86		-1,46
А2	123,35	124,60		-1,25
А3	123,30	123,89		-0,59
А4	123,25	123,17	0,08
Б1	123,35	124,40		-1,05
Б2	123,30	124,63		-1,33
Б3	123,25	123,82		-0,57
Б4	123,20	123,00	0,20
В1	123,30	123,71		-0,41
В2	123,25	123,71		-0,46
В3	123,20	123,29		-0,09
В4	123,15	122,50	0,65
Г1	123,25	123,00	0,25
Г2	123,20	122,73	0,47
Г3	123,15	122,41	0,74
Г4	123,10	121,89	1,21
Д1	123,20	122,15	1,05
Д2	123,15	121,96	1,19
Д3	123,10	121,57	1,53
Д4	123,05	121,20	1,85



5. Построение линии нулевых работ (ЛНР)

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

Координаты нулевых рабочих отметок определим графическим методом.

При использовании графического метода точки с нулевой рабочей отметкой устанавливают графической интерполяцией.



6. Построение откосов площадки

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

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

Таблица 4

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

Вид грунта	Крутизна откосов (Н:а) 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 объёмов земляных работ методом треугольных призм

Объёмы земляных масс при планировке площадки определяем в состоянии естественной плотности грунта. Расчёт ведём 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 объёмы в “чистых”призмах, затем в “смешанных”. Расчёт ведем по средней величине рабочих отметок, знак определяется положением рассматриваемой призмы относительно линии нулевых работ.

Перед расчётом треугольники площадки нумеруем слева направо и сверху вниз.

1) Объем выемки или насыпи в “чистых” призмах можно рассчитать по формуле:

где а - сторона (катет) треугольника, м.

- сумма значений всех рабочих отметок в вершинах треугольника (по модулю).

2) Объем грунта в “смешанных” треугольных призмах рассчитывают по следующей методике:

· Сначала определяем объем пирамиды



· Затем вычисляем объем клина

где - объем трехгранной призмы, для определения которой рабочие отметки берут со своими знаками, мі,

- объем пирамиды со своим знаком.

Результаты расчета по определению земляных масс треугольных призм сводим соответственно в табл. 5. (Схема нумерации призм см. на Приложение А.)

Таблица 5

Ведомость объёмов земляных масс, определённых методом треугольных призм

Номер квадрата	Рабочие отметки		Объём работ
	h1	h2	h3		Насыпь+	Выемка-
1	2	3	4	5	6	7
1В	1,05	1,46	1,25	3,76		1566
2В	1,05	1,33	1,25	3,63		1512,5
3В	1,25	1,33	0,57	3,15		1312,5
4В	1,25	0,59	0,57	2,41		1004,2
5	0,08	0,59	0,57		0,5	450,5
6	0,57	0,2	0,08		33,4	154,2
7В	1,05	0,4	0,46	1,92		800
8В	1,05	1,33	0,46	2,84		1183,3
9В	0,46	1,33	0,57	2,36		983,3
10В	0,46	0,09	0,57	1,12		466,7
11	0,2	0,09	0,57		15,2	206,9
12	0,09	0,2	0,65		318,2	1,5
13	0,25	0,4	0,46		14,2	272,6
14	0,46	0,25	0,47		169,5	61,2
15	0,47	0,46	0,09		80,1	113,4
16	0,09	0,47	0,74		467,3	0,6
17	0,09	0,74	0,65		542,2	0,5
18Н	0,74	1,21	0,65	2,6	1083,3
19Н	1,05	0,25	0,47	1,77	737,5
20Н	1,05	0,47	1,19	2,71	1129,2
21Н	1,19	1,19	0,74	2,4	1000
22Н	1,19	0,74	1,53	3,46	1441,7
23Н	1,53	0,74	1,21	3,48	1450
24Н	1,53	1,21	1,85	4,59	1912,5



8. Определение объемов грунта в откосах

Объем (мі) грунта в элементарных фигурах откосов определяют по формулам:

· Для боковых откосов типа трехгранной пирамиды (25, 26, 32, 33)

· Для боковых откосов типа призматоида (28, 30)

· Для угловых откосов типа четырехгранной пирамиды (27, 29, 31, 34)

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 в табл. 4.



9. Баланс земляных масс

Объем земляных масс сводим в балансовую ведомость (табл. 6).

Таблица 6

Балансовая ведомость объёмов земляных масс

Наименование объёмов	Объём грунта	Расхождение в объёмах
	Выемка (-)	Насыпь ( + )
Основные объёмы
- объёмы чистых призм	8828,5	8754,2
- объёмы смешанных призм	1261,4	1640,6
Дополнительные объёмы в откосах	65,4	354,2
Итого	10155,3	10749	?V%
Объём грунта выемки с учётом коэффициента остаточного разрыхления Ко.р. =1,03	10460		2,68%
Недостаток грунта		289



10. Определение средней дальности перемещения грунта при планировке площадки

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

· графоаналитическим;

· аналитическим (метод статических моментов);

· графическим.

Наиболее точные результаты получают графоаналиическим 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, определяя положение центров тяжести выемки и насыпи. Расстояние между центрами тяжести измеряется с помощью линейки и представляет собой графически определяемую среднюю дальность перемещения грунта:

(см. приложение Б)

Аналитически полученные фигуры между кривыми объемов и разбиваем на элементарные фигуры и находим их суммарные площади:

Среднее перемещение грунта определяется как длина гипотенузы прямоугольного треугольника:

где -объем выемки (перемещение грунта) с учетом остаточного коэффициента разрыхления. Объем выемки принимаем по балансовой ведомости табл. 6.

Результат графического замера сравниваем с аналитической величиной и в последующих расчетах используем максимальное значение



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

Исходные данные:

· здание с размерами в осях 48х60м;

· количество пролетов 2;

· шаг колонн крайнего ряда 6м;

· шаг колонн среднего ряда 6м;

· ширина пролетов 24,24м.

11.1 Виды и размеры выемок

Среднюю глубину выемки рассчитаем в следующей последовательности:

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



Определяем среднее значение контура здания:

Схема фундамента

Схема поперечного сечения траншеи

2) Определяем отметку дна выемки с учетом проектируемой высоты фундамента:

- высота фундамента, м, проектируется произвольно, с конструктивной точки зрения, запроектировать высоту фундамента в соотношении 85-93% от средней глубины выемки;

- минимальная отметка под зданием, м

3) Определяем среднюю величину выемки:

Геометрические размеры траншеи а, а^' определяют по формулам:

где - ширина подошвы фундамента, м;

H - глубина выемки, м;

m = 0,67 - коэффициент крутизны откосов;

Схема продольного сечения траншеи

где L - длина здания в осях, м.

Т.к. по заданию ширина пролетов равна 24 м, 24 м, то необходимо разработать три траншеи.

11.2 Определение объема грунта при разработке траншей

Схема геометрических размеров траншеи

· Геометрический объем крайней траншеи с учетом откосов на торцах:

· Геометрический объем средней траншеи:



· Общий геометрический объем всех трех траншей:

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 землеройной техники в расчетной работе еще не определен, (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 - недобор грунта при разработке экскаватором;

- площадь приямка, м² (а_ф+2*0,1)²;

n - количество фундаментов.

· Для крайних приямок:

· Для средних приямок:

· Общий геометрический объем приямков:

11.4 Определение геометрического объема грунта обратной засыпки

Геометрический объем обратной засыпки рассчитываем в следующей последовательности:

1) Определяем высоту обратной засыпки , м, по формуле:

2) Рассчитываем геометрический объем выемки с учетом высоты

- для крайнего ряда:

- для среднего ряда:

- общий геометрический объем всех трех рядов:

3) 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 (для супеси примем ), 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 , 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 объёмов земляных масс, мі

Наименование работ	Геом. объём, мі	Увеличение грунта при разработке	Объём грунта, мі
		Величина первоначального разрыхления грунта	Величина остаточного разрыхления грунта
Разработка грунта в траншее по оси 1	598,69	1,15	-	688,49
Разработка грунта в траншее по оси 2	608,34	1,15	-	699,59
Разработка грунта в траншее по оси 3	598,69	1,15	-	688,49
Разработка недобора грунта в приямках под фундаменты	18,13	1,15	-	20,85
Обратная засыпка грунта в пазух фундамента	1483	-	1,04	1542,32
Объём лишнего грунта на вывоз				555,10



II. Выбор оптимальных комплектов планировочных и землеройных машин при производстве земляных работ

1. Выбор бульдозера в качестве ведущей машины комплекта

При выборе бульдозера в качестве ведущей машины в комплекте планировочных машин следует учитывать предельную дальность перемещения грунта в зависимости от тяговых усилий базовой машины.

Согласно табличным данным (табл. 3 прил.1) методических указаний, выбираем базовую машину (трактор). Т.к. средняя дальность перемещения грунта составляет 134 м, то базовую машину принимаем Т-180.

По таблице 4 методических указаний тяговые усилия базовой машины 150-250 кН.

Бульдозер и базовую машину (трактор) принимаем согласно ЕНиРсб. Е2 В1 «Механизированные и ручные земляные работы» § Е2-1-22 (табл. 1, табл. 2)

Группа грунта - II.

Технические характеристики бульдозера:

· Марка бульдозера - ДЗ-35;

· Тип отвала - неповоротный;

· Длина отвала - 3,64 м

· Высота отвала - 1,23 м

· Управление - гидравлическое

· Скорость гружёного хода -I передача - 2,86 км/ч (табл. 11 методических указаний)

· Скорость порожнего хода - IV передача - 9,46 км/ч (табл. 11 методических указаний)

· Мощность - 132 кВт или 180 л.с.



1.1 Расчет сменной эксплуатационной производительности бульдозера

Расчет сменной эксплуатационной производительности бульдозера (мі/см) производится по формуле:

где с - продолжительность рабочей смены, равная 8 ч;

Vотв - объем грунта в твёрдом теле, срезаемого отвалом (ножом бульдозера), мі;

где , - длина и высота отвала (ножа) бульдозера (технические характеристики), м;

- угол естественного откоса грунта (табл. 8 прил. 1); .

Kп.р - коэффициент первоначального разрыхления грунта (ЕНиР сб. Е2 В1, прил. 2); Kп.р приведен в виде первоначального объема грунта после разработки, %. Для супеси первоначальный объем грунта после разработки составит 12-17 %, следовательно, Kп.р = 1,12…1,17.

- коэффициент сохранения грунта на ноже во время его транспортирования

- коэффициент уклона для бульдозера (табл. 7 прил.1). При незначительных уклонах планируемой площадки (i = 0,005, i = 0,001) = 1;

K_в - коэффициент использования машины во времени (ЕНиР сб. Е2 В1, прил. 4), принимается по таблице в соответствии со ссылкой на § Е2-1-22 «Разработка и перемещение нескального грунта бульдозерами» K_в =0,8;

- продолжительность цикла работы бульдозера, с;

где t_пов - время на два поворота (при дальности транспортировки грунта на ноже до 75 м принять t_пов = 0, при работе бульдозера челночным способом t_пов = 10…12 с).

- время резания грунта (набор грунта на отвал бульдозера), с;

- время перемещения грунта на отвале, с;

- время обратного хода бульдозера, с;

Время резания грунта (t_p), его перемещения на ноже (t_п) и порожнего хода (t_п.х) бульдозера (с) рассчитывается по общей формуле:

где L_p(п)(п.х) - длина пути соответственно резания, перемещения грунта и порожнего хода бульдозера, определяемые по формулам, представленным ниже;

K_уск - коэффициент ускорения, замедления и переключения передач (табл. 9 прил. 1);

- скорость бульдозера соответственно при резании, перемещении грунта и при движении порожним ходом, км/ч (см. технические характеристики).

Длина пути резания грунта (длина участка, с которого производится набор грунта на нож) (м), определяется по формуле



где h_стр^б - толщина стружки при клиновом способе резании грунта бульдозером (рис. 2, табл. 10 прил. 1), м. В расчете рекомендуется принимать h_стр^б = = 0,15…0,2 м.

Длина пути перемещения грунта на отвале бульдозера, м;

Дальность пути бульдозера обратным ходом, м:

Значения и Vпринимаются в зависимости от передач, на которых выполняется движение бульдозера. Резание на первой передаче, перемещение грунта на второй передаче, возврат бульдозера (обратный ход) - на четвёртой передаче. При движении бульдозера на первой и второй передачах =1,0; при возврате = 1,332.

Определяем время резания грунта:

Определяем время перемещения грунта:

Определяем время обратного хода бульдозера:

Определяем длительность цикла работы бульдозера:

Определяем сменную эксплуатационную производительность бульдозера:

1.2 Расчёт нормативной производительности бульдозера

Нормативная производительность бульдозера (м3/см.) определяется по формуле:

где а - единичный объем работ, на который приведена норма времени, т.е. единица измерения, предусмотренная параграфом ЕНиР сб. Е2 В1 ( 100 м³). В § 2-1-22 ЕНиР сб. Е2 В1 «Разработка и перемещение грунта бульдозерами» a = 100 м³;

с - продолжительность рабочей смены, равная 8 ч;

Н^б_вр - норма времени (чел.-ч (маш.-ч)) означает трудоемкость разработки единицы продукции (целесообразно данную величину называть единичной трудоемкостью).



где - норма времени (единичная трудоемкость) разработки и перемещения грунта на первые 10 м (от величины L_ср), чел.-ч/ (маш.-ч);

- норма времени (единичная трудоемкость) разработки и перемещения грунта на каждые дополнительные десятки метров (от величины L_ср), чел.-ч (маш.-ч).

Значения и определяются в соответствии с II группой грунта при его разработке бульдозерами (табл. 1 ЕНиР сб. Е2 В1).

При м для бульдозера ДЗ-35 на базе трактора Т-180 при разработке грунта II группы:

чел.-ч /(маш.-ч),

/см

ВЫВОД: сравним значения мі/см и мі/см, следовательно, дальнейший расчёт производим по минимальному значению производительности мі/см.

1.3 Определение расчётной продолжительности работы бульдозера

Расчётная продолжительность работы одного бульдозера при планировке площадки (разработка и перемещение нескального грунта) определяется по формуле:

где - объём грунта выемки, перемещаемого в насыпь при планировке площадки (с учётом коэффициента остаточного разрыхления), мі;

S - сменность работы машины. С целью максимального использования строительной техники целесообразно планировать работу машин в две смены (S = 2 смены).

1.4 Выбор грунтоуплотняющих машин (катков), используемых в качестве вспомогательной техники в комплекте

Принимаем самоходный каток ДУ-31А(Д627А).

· Тип катка - самоходный на пневматических шинах;

· Ширина уплотняемой полосы - 1,9 м;

· Толщина уплотняемого слоя - 0,15 м;

· Мощность двигателя - 66кВт (90 л.с.)

· Масса катка -16 т.

1.4.1 Определение нормативной производительности грунтоуплотняющей машины (катка)

При подборе вспомогательных машин комплекта, (к которым относятся грунтоуплотняющие машины) достаточно произвести их расчёт только по нормативной производительности:

где П^к_н - нормативная производительность катка, м²/см., зависящая от принятой длины его гона; длину гона катка при работе в составе комплекта с ведущими машинами (бульдозерами) целесообразно принять равной менее 100 м.

- норма времени уплотнения площадей и поверхностей катком, определяется по формуле:

где - норма времени на работу катка при первых четырех проходках по одному следу, чел.-ч /(маш.-ч);

- норма времени работы катка на каждую проходку сверх первых четырех проходок по этому же следу, чел.-ч /(маш.-ч).

Число проходок катка по одному следу принимаем равное 8.

При уплотнение грунта самоходным катком ДУ-31А массой 16 т при условии восьми проходок по одному следу и длине гона катка до 100 м

чел.-ч /(маш.-ч).

/см.

1.4.2 Определение расчётной продолжительности работы катка

Расчётная продолжительность работы одного катка (см) определяется по формуле:

где h₁ - толщина уплотняемого катком слоя грунта, принимается по техническим характеристикам катка (по соответствующему параграфу ЕНиР или по прил. 2 (табл. П2.1-П2.6). Поскольку толщина уплотняемого катком слоя грунта существенно влияет на количество бульдозеров в комплекте машин, в расчетной работе рекомендуется в качестве h₁ принимать - оптимальную толщину уплотняемого слоя грунта h_опт = 0,9 h₁

(т.е. 90 % максимального значения h₁); = 0,9*0,15 = 0,135 м.

1.4.3 Определение количества ведущих машин (бульдозеров) в комплекте планировочных машин

Количество бульдозеров (шт.) определяется отношением расчётных продолжительностей работы одной ведущей и одной вспомогательной машин:

По результату расчёта принимаем целое число

1.4.4 Определение плановой производительности (процента производительности) работы бульдозеров и катка в комплекте

· Производительность работы грунтоуплотняющей машины (катка)

где - производительность работы грунтоуплотняющей машины (катка), %;

- принятая продолжительность работы одного катка; продолжительность должна быть кратной одной смене (0,5 дня составляет 1 рабочую смену), дн.

· Производительность работы бульдозера определяется по формуле:

В качестве первого комплекта принимаем один каток ДУ-31А и пять бульдозеров ДЗ-35 на базе трактора Т-180.



2. Выбор комплекта землеройной и транспортной техники

При выборе экскаватора следует учитывать:

1) глубину разрабатываемой выемки;

2) ширину забоя, равную или несколько превышающую требуемую ширину выемки (по низу, по верху);

3) формирование отвала грунта, предназначенного для обратной засыпки, и обеспечение требуемого расстояния от бровки выемки до отвала грунта;

4) загрузку грунта в транспортные средства.

Предварительный подбор землеройной машины примем по табл. 1, 2, 3 прил. 5.

Технические характеристики экскаватора:

· Марка экскаватора - ЭО-4121Б;

· Максимальный радиус резания (копания) грунта -

· Радиус выгрузки ковша -

· Глубина резания (копания) -

· Высота выгрузки -

· Геометрическая ёмкость ковша -

· Мощность - 95кВт;

· Масса - 20,9 т.



2.1 Определение вида забоя и выбор траектории движения экскаватора

Ширина выемки	Тип экскаватора	Схема разработки выемки
		Наименование схемы	Схема
В = (1,6…1,7)Rо	Эо.л - экскаватор, оборудованный «обратной» лопатой	Торцевая проходка вдоль траншеи

2.1.1 Определение длины передвижки экскаватора

Длина передвижки экскаватора , м (или шаг передвижки) принимается по практическим рекомендациям (табл. 6 прил. 5 - ).

2.1.2 Определение ширины забоя при разработке котлованов

При разработке траншей следует рассматривать «узкую» схему забоя. Ширина забоя по верху и по низу выемки (м), которую способен обеспечить экскаватор, в данном случае определяется по формулам, м:

где В_в и В_н - ширина забоя соответственно по верху и по низу;

R_о - оптимальный радиус копания, определяемый по формуле:



2.2 Проверка экскаватора по обеспеченности создания отвала грунта на обратную засыпку пазух фундаментов

Создание отвала возможно при разработке выемки экскаватором, оборудованным как прямой Э_п.л, так и обратной лопатой Э_о.л. В том случае, если экскаватор не обеспечивает достаточного объёма отвала на требуемом расстоянии от выемки, можно для создания последнего сдвигать ось проходки экскаватора в сторону отвала, либо отгружать грунт в отвал автотранспортом.

2.2.1 Определение достаточности объёма отвала, создаваемого экскаватором

Ширина отвала в основании В₃, обеспечиваемая радиусом выгрузки ковша экскаватора, определяется согласно расчетной схеме (смотрите схему ниже) по формуле нахождения В₃, представленной ниже.

Расчетная схема создания отвала одноковшовым экскаватором при разработке траншеи

Расстояние, м, от оси проходки экскаватора до края отвала:



где - ширина траншеи по верху, м;

е - минимальное расстояние от бровки выемки до отвала, равное 0,5 м.

Максимальная ширина, м, отвала в основании, обеспечиваемой экскаватором:

,

где - радиус выгрузки грунта, м;

Проверка на достаточность объёма грунта в создаваемом экскаватором отвале выполняется по результатам расчёта. Следует учитывать, что грунт отсыпается в отвал в виде трёхгранной призмы под углом 45 градусов.

Возможная емкость погонного метра, мі, отвала, обеспечиваемая экскаватором:

Емкость погонного метра отвала грунта, мі, необходимого на обратную засыпку:

где - объём грунта на обратную засыпку с учётом коэффициента остаточного разрыхления, мі.

- суммарная длина проектируемых отвалов, м.

Проверка: - условие выполняется, соответственно принятая схема движения экскаватора приемлема, т.к. обеспечивает отвал грунта необходимого объёма.

2.2.2 Проектирование размещения отвала относительно выемки

Проверим условие:

где а - ширина траншеи по низу, м;

- ширина траншеи по верху, м;

R_max - наибольший радиус резания экскаватора, м.

Условие не соблюдается, следовательно, отвал проектируем с двух сторон траншеи. После этого смещаем проходку экскаватора от продольной оси в сторону отвала на величину f:



2.2.3 Определим размеры отвала

Отвал проектируется без уширения основания, с двух сторон, следовательно, площадь поперечного сечения отвала считается по формуле:

,

где F₀ - площадь поперечного сечения отвала, м²;

F_тр - площадь поперечного сечения траншеи, определяемая с учетом высоты обратной засыпки, м;

k_п.р - коэффициент первоначального разрыхления грунта.

Угол естественного откоса грунта в отвале .

Высоту отвала определим по формуле:

Ширина отвала в основании рассчитывается по формуле:

2.2.4 Определяем безопасное расстояние от бровки выемки до опоры строительной техники

Предельно допустимое расстояние d (ширина призмы обрушения) от бровки выемки до колес строительных машин и транспортных единиц (м) рассчитывается по формуле:

где K - минимально допустимое расстояние по горизонтали от основания откоса до опоры машины (табл. 9прил. 5), м;

Н_ср - средняя глубина выемки (котлована или траншей), м;

т - коэффициент заложения откоса

2.3 Расчёт сменной эксплуатационной производительности экскаватора транспортной единицы

2.3.1 Сменная эксплуатационная производительность экскаватора

Сменная эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле:

,

где q - объем ковша экскаватора, мі;

- техническое число циклов в минуту:

- коэффициент использования экскаватора во времени (ЕНиРсб.Е2 В1),

t_ц.э - нормативная продолжительность цикла экскавации в секундах (см. табл. П5.10).

k₁ - коэффициент наполнения ковша плотным грунтом,

где k_н - коэффициент наполнения грунта рыхлым грунтом (табл. 11 прил. 5);

k_п.р - коэффициент первоначального разрыхления грунта (ЕНиР сб. Е2 В1);

мі/см.

2.3.2 Сменная эксплуатационная производительность автотранспорта

Сменная эксплуатационная производительность автотранспорта, мі/см, расчитывается по формуле:

где р - объем грунта в плотном теле в кузове самосвала, м³, определяется по данным табл. 12 прил.5 методических указаний, в соответствии со II группой разрабатываемого грунта, р=7,6 мі;

- коэффициент использования автотранспорта во времени, принять = 0,85.

- продолжительность цикла работы автотранспорта (самосвала), мин:

где L - дальность транспортировки грунта (плечо перевозки), принять не менее 5 км;

- средняя расчетная скорость движения транспортной единицы, которую можно условно принять равной для груженого и для холостого хода с учетом типа покрытия дороги(грунтовая дорога км/ч);

- время разгрузки автотранспорта с маневрированием, мин,

- время маневрирования на строительной площадке (установка автотранспорта под погрузку) (см. табл.17 прил.5).

- время, необходимое на погрузку грунта в автосамосвал,

мі/см

2.4 Расчёт количества транспортных средств

Технические характеристики автотранспортного средства:

· Марка - самосвал КАМАЗ 5511;

· Грузоподъёмность - 10 т;

· Радиус поворота по колее переднего наружного колеса - 8,5 м;

· Высота до верха борта - 2м;

· Габаритные размеры: длина - 7,4 м, ширина - 2,5 м, высота - 3,37 м;

· Время маневрирования при погрузке - 2 мин;

· Время разгрузки с маневрированием - 1,9 мин.

Количество транспортных единиц при отгрузке грунта экскаватором попеременно в отвал и в автотранспорт определяется по формуле:

,

где - рассчитывается по формуле:

,

где и - рассчитываются соответственно по формулам:

.

Принимаем 2 единицы транспортного средства.

При загрузке ковша экскаватора попеременно в отвал и в транспорт, транспортное средство подаётся под загрузку с перерывами, на протяжении которых экскаватор разрабатывает грунт с загрузкой в отвал.

Результаты расчётов сводим в табл. 9.

Таблица 9

Основные расчётные параметры землеройной техники

Наименование показателей	Условные обозначения	Марка Экскаватора ЭО-4121Б
1. Длина передвижки экскаватора		1,55
2.Оптимальный радиус резания грунта, м		8,1
3.Требуемые размеры выемки по низу и по верху, м	a x b	3,11 х 63,11 5,86 х 65,86
4.Ширина забоя по верху выемки (обеспечиваемая экскаватором)		7,95
5.Ширина забоя по основанию выемки (обеспечиваемая экскаватором)		5,20
6.Размеры отвала:
высота		3,16
ширина в основании		6,32
7.Количество транспортных единиц, обслуживающих экскаватор	N	2
8.Сменная эксплуатационная производительность экскаватора		280,71
9.Сменная эксплуатационная производительность автотранспорта		94,83

Размещено на Allbest.ru

...