IV. Определение требуемых технических параметров средств механизации для отрывки котлованов (траншей) и устройства монолитных фундаментов

4.1. Определение требуемых технических параметров средств механизации для отрывки котлованов (траншей)

Как средство для отрывки котлованов (траншей) в курсовой работе принимают одноковшовые экскаваторы.

Основными техническими параметрами, по которым осуществляется выбор экскаватора, являются: глубина копания (h_к), радиус копания (Rк), высота выгрузки в транспортное средство (Н_В).

Требуемую глубину выемки грунта принимают равной глубине заложения фундаментов возводимого сооружения с учетом подготовки.

Радиус копания определяют исходя из технических характеристик экскаватора и принимаемых видов, количества его проходок согласно приводимых схем разработки
(рис. 5).

Рис. 5 разработка котлованов одноковшовыми экскаваторами:
а - лобовая проходка экскаватора, оснащенного прямой лопатой, которая загружает грунт в автосамосвал с одной стороны; б - то же, с двухсторонней погрузкой; в - то же, с зигзагообразным перемещением экскаватора; г - то же, с перемещением поперек котлована;
д - боковая проходка; е - торцевая проходка экскаватора, оснащенного обратной лопатой или драглайном, при перемещении экскаватора по прямой; ж - то же, с двумя проходками экскаватора; з - то же, при зигзагообразном перемещении экскаватора; и - поперечно-торцевая проходка;
i - продольно торцевая проходка

Требуемую высоту выгрузки в транспорт определяют высотой кузова автосамосвала, используемого для вывозки грунта за пределы строительной площадки, и запасом высоты для проноса ковша над кузовом:

Н_В = Н_ТР + 0,5,

где Н_ТР - высота кузова автосамосвала.

Найденную величину сопоставляют с технической характеристикой экскаватора – наибольшей высотой выгрузки.

Прежде чем произвести выбор конкретной марки экскаватора, предварительно определяют емкость его ковша в зависимости от объема экскаваторных работ.

Ориентировочные объемы экскаваторных работ для выбора емкости ковша экскаватора:

при объеме работ в грунтах I-III группы до 5 тыс. м³ и в грунтах IV группы до 3 тыс. м³ рекомендуется ковш емкостью 0,25-0,4 м³;

при объеме работ в грунтах I-III группы от 5 до 10 тыс. м³ и в грунтах IV группы до 5
тыс. м³ рекомендуется ковш емкостью 0,5-0,65 м³;

при объеме работ в грунтах I-III группы от 10 до 20 тыс. м³ и в грунтах IV группы от 5 до 15 тыс. м³ - ковш емкостью 0,8-1,0 м³;

при больших объемах работ – ковш емкостью 1,25 м³.

На основании исходных данных и полученных требуемых технических параметров машин для отрывки траншей или котлованов подбираются экскаваторы (не менее двух возможных вариантов), рабочие параметры которых (глубина копания, высота выгрузки в транспортное средство, радиус копания) удовлетворяют этим параметрам (т.е. равны им или больше их). Технические характеристики принятых экскаваторов сводим в таблицу 2.

В курсовой работе принято, что грунт вывозят на заданное расстояние автосамосвалами выбранной марки под принятую марку экскаватора (таблица 3).

Таблица 2

Характеристики одноковшовых экскаваторов, принятых для отрывки земляного сооружения

Таблица 3

Автосамосвалы, работающие в комплекте с экскаваторами

4.2. Расчет количества транспортных единиц (самосвалов) для отвозки разрабатываемого экскаватором грунта

Основные рекомендуемые технические параметры - грузоподъемность самосвалов при работе с одноковшовыми экскаваторами и вместимость их кузовов приведены в
приложении 4,5,6 настоящих методических указаний.

Марки транспортных средств (самосвалов) подбирают к экскаватору таким образом, чтобы число ковшей погружаемого в кузов грунта составило 4-6.

Для того, чтобы определить число ковшей (n) для конкретной марки самосвала, нужно разделить емкость его кузова (q_куз) на емкость ковша экскаватора (q_экс):

.

Количество автотранспортных средств, обслуживающих работу экскаватора, принимают из условия обеспечения непрерывной работы последнего, т.е. когда выдерживается равенство:

N·П_а = П_эк ,

где N - количество автосамосвалов;

П_а - производительность автосамосвала в смену (м³/см);

П_эк - производительность экскаватора в смену (м³/см), которую вычисляют:

,

где t_см - продолжительность смены в часах;

Н_вр - норма времени на 100 м³ грунта.

Производительность автосамосвала в смену (П_а) определяют:

П_а=n_p∙E,

где n_р - количество рейсов автосамосвала за смену.

.

Число транспортных единиц (N) рассчитывают из условия обеспечения бесперебойной работы экскаватора:

,

где N - число транспортных единиц;

t_ц - длительность производственного цикла рейса транспортной единицы, мин;

t_п - продолжительность погрузки транспортного средства, мин.

Длительность производственного цикла (t_ц) определяют:

t_ц = t_уст.п+t_п+t_тр+t_уст.р+t_р+t_м, мин

где t_уст.п - продолжительность установки транспортной единицы под погрузку, мин (принимают по приложению 6);

t_п - продолжительность погрузки транспортного средства, мин

,

где Е - емкость кузова транспортного средства, м³;

П_{эк. час} - часовая производительность экскаватора, м³/ч.

или ,

где Н_вр - норма времени экскаватора на разработку 100 м³ грунта в плотном состоянии,
м-смен (принимают по [14]);

t_ч = 1 час;

t_тр - продолжительность пробега транспортной единицы на расстояние l, при средней скорости V_ср, в груженом и порожнем направлениях, мин.

,

где V_ср - средняя скорость движения автосамосвалов, таблица 4.

2 l - расстояние между пунктами нагрузки и разгрузки в оба конца, км;

t_уст.р - продолжительность установки (маневрирования) транспортной единицы при разгрузке, мин (принимают по приложению 6);

t_р - продолжительность разгрузки транспортной единицы, мин (принимают по
приложению 6);

Таблица 4

t_м - продолжительность технологических перерывов, возникающих в течение рейса (маневры, ожидание, пропуск встречного транспорта при разъезде и потери времени на ускорение и замедление скорости в начале и конце пути), принимают по приложению 6.

4.3. Определение требуемых технических параметров средств механизации для устройства монолитных фундаментов

При возведении фундаментов могут использоваться различные средства механизации: краны, бетоноукладчики, бетононасосы, ленточные конвейеры и другие. Применение той или другой машины обусловлено технической и экономической целесообразностью и зависит от объема и интенсивности бетонирования. В данной курсовой работе рассматривают вариант использования грузоподъемного крана как для установки опалубки и арматурных сеток (каркасов), так и для укладки бетонной смеси в конструкцию фундаментов с помощью бадьи или бункера.

Основными техническими характеристиками грузоподъемныхкранов являются: грузоподъемность, вылет и высота подъема крюка. Поэтому необходимо определить требуемые технические характеристики, которым должен удовлетворять кран для возможности выполнения выше названных работ:

а) максимальная масса поднимаемого груза (Q_м):

Q_м = Q + ∑q,

где Q – масса поднимаемой конструкции бадьи или бункера, заполненной проектным объемом бетона, т;

∑q – масса используемых грузозахватных приспособлений, т.

б) требуемый вылет при подаче элементов опалубки, арматурных сеток или каркасов, а также при укладке бетонной смеси с использованием бадьи (бункера) определяют исходя из возможного положения крана (рис. 6):

L_B = d + c + f + b/2,

где L_B - требуемый вылет, м;

d - расстояние от центра монтажного элемента до основания выемки понизу со стороны крана, м;

с - величина заложения откоса траншеи (котлована), м;

f-расстояние от бровки траншеи (котлована) до ближайшей опоры (гусеницы) крана (приложение 7), м;

b-расстояние от опоры (гусеницы) крана до оси вращения крана.

в) требуемую высоту подъема крюка крана при монтаже элементов опалубки, арматурных сеток или каркасов, а также бетонной смеси с использованием бадьи (бункера).

Высоту подъема крюка крана определяют:

Н_кр = h_о + а + Н_к +h_стр;

где h_о - отметка установки крана или верха фундамента, м;

а - дополнительная высота подъема бадьи или армокаркаса над отметкой установленных элементов опалубки (принимается не менее 0,5 м из условий безопасности);

Н_к - высота арматурного каркаса или применяемой бадьи (бункера), м;

h_стр - высота строповки (расстояние от оси крюка до верхней грани арматурного каркаса или бадьи (бункера), м.

В курсовой работе бадья емкостью 0,5 м³ (Р = 1200 кг) может быть принята с рабочей
высотой 2,8 м. Двухветвевой строп для подъема бадьи может быть принят с рабочей высотой 1,5 м и массой 95 кг.

Рис.6 Определение требуемого вылета крана

Данные о требуемых технических параметрах крана, полученных в результате расчета, сводим в таблицу 5.

На основании вышеприведенных данных крана проводят его выбор по [6].

Таблица 5

Исходные данные для выбора грузоподъемных кранов

4.4. Выбор средств механизации для обратной засыпки и уплотнения грунта

Для выполнения работ по обратной засыпке и уплотнению грунта принимаем бульдозер и электрические трамбовки согласно данных [14].

Исходя из расстояния перемещением грунта при его засыпке (до 5 м), сменной производительности принятого для производства работ бульдозера, определяем количество трамбовок, обеспечивающих его непрерывную работу.

Сменную производительность бульдозера рассчитывают:

м³/см

Сменную производительность трамбовки рассчитывают:

м³/см

где 0,4 – толщина уплотняемого слоя, м.

Тогда, количество трамбовок, необходимое для совместной работы с бульдозером:

N_трамб.= шт.

V. Выбор машин по технико-экономическим показателям
для производства земляных работ

Для технико-экономической оценки различных вариантов комплексной механизации производства работ на возводимом сооружении используют, как правило, стоимость механизированного процесса (С_мех.пр), трудоемкость процесса (Т) и стоимость единицы продукции (С_ед).

1. Трудоемкость процесса при отрывке котлованов (траншей) определяют:

,

где V_мр - объем механизированной разработки грунта, м³;

H_вр- норма времени на единицу измерения, маш-ч;

t_см - продолжительность рабочей смены, час.;

К₁ - коэффициент при единице измерения.

Трудоемкость транспортировки грунта автосамосвалами (Т_тр) определяют:

Т_тр = Т_э×N,

где N - количество автотранспортных средств, обслуживающих работу экскаватора.

Трудоемкость выполнения опалубочных, арматурных, распалубочных работ и работ по укладке бетонной смеси (Т_м-см) определяют согласно калькуляции (таблица 6).

Трудоемкость производства работ по обратной засыпке грунта бульдозером определяют:

.

Трудоемкость производства работ по уплотнению грунта трамбовками определяют:

.

Для определения трудоемкости работ нулевого цикла и технико-экономических показателей процессов составляем калькуляцию затрат труда, машинного времени и заработной платы рабочих в форме таблицы (табл. 6).

Таблица 6

Калькуляция затрат труда, машинного времени и заработной платы
при выполнении работ нулевого цикла

2. Себестоимость механизированного процесса по разработке грунта определяют с учетом машиноемкости выполнения работ каждой машины на строительной площадке:

где Н₁–коэффициент, учитывающий увеличение общепроизводственных расходов при эксплуатации средств механизации, (Н₁ = 1,08);

С_{м-см (i)} –себестоимость маш - смен используемых средств механизации, грн:

С_м-см = С_м-ч·t_см ,

где С_м-ч - стоимость одного часа эксплуатации средства механизации, принимают по [13], с учетом изменений по состоянию на текущий год, грн;

t_см – продолжительность смены в часах.

Т_{м-см (i)} – трудоемкость выполнения процесса i- тым средством механизации;

i – количество средств механизации, участвующих в производственном процессе.

3. Себестоимость единицы продукции определяют:

где С_м.пр – себестоимость механизированного процесса;

V – объем работ.

В курсовой работе стоимость единицы продукции определяют для каждого варианта выполнения процесса.

Данные по расчету технико-экономических показателей вариантов механизации работ по отрывке грунта сводим в таблицу 7.

Таблица 7

По итогам проведенных расчетов делают вывод о принятии к производству работ средств механизации с наилучшими технико-экономическими показателями.