Глава 2. Бетонирование фундаментной плиты с помощью кранов

Оглавление

Введение 2

Исходные данные 2

Информационная база 3

Глава 1. Выемка котлована

1.1. Расчеты объемов работ 4

1.2. Предварительный календарный график и интенсивность работ 5

1.3.Выбор и расчеты числа машин для снятия растительного слоя 5

1.4. Выбор и расчеты числа машин для разработки котлована 9

1.4.1. Выбор экскаваторов 9

1.4.2. Расчет числа экскаваторов как ведущих машин 11

1.4.3. Особенности расчета числа ведомых машин 12

1.4.4. Выбор и расчеты числа автосамосвалов 12

1.4.5.Расчеты оптимальной ширины забоя экскаватора типа «прямая лопата» и уточнение сроков работ 14

1.5.Выбор и расчеты числа машин для снятия защитного слоя и планировки дна 18

1.6. Выбор и расчет числа машин для уплотнения грунта основания котлована 18

Глава 2. Бетонирование фундаментной плиты с помощью кранов

2.1. Расчет объемов работ 20

2.2. Выбор и расчеты числа бетоносмесителей, как ведущих машин 21

2.3. Выбор бадей и кранов 23

2.3.1. Выбор бадей 23

2.3.2. Классификация и выбор кранов 24

2.4. Выбор размеров блоков 27

2.5. Установка арматуры и опалубки 28

2.6. Выбор и расчет числа бетоновозов 29

2.7. Выбор и расчет числа бетоноуплотнителей 30

Глава 3. Бетонирование фундаментной плиты с помощью автобетононасосов

3.1. Выбор и расчеты числа автобетононасосов (АБН) 32

3.2. Выбор и расчеты числа автобетоносмесителей для АБН 34

3.3. Расчеты размеров блоков бетонирования 35

3.4. Выбор и расчет числа бетоноуплотнителей 35

3.5. Расчеты сроков работ для АБН 36

Приложение 37

Введение

Все сооружения строительного производства возводят методами выемок и насыпей. В начале необходимо сделать выемку (котлован), для чего снимается растительный слой, а затем выполняется основная выемка экскаватором прямая лопата с погрузкой в автосамосвалы. После этого удаляют защитный слой, уплотняют основание котлована и укладывают фундаментную плиту.

Цель проекта - разработка оптимальных технологических схем, выбор типа и числа строительных машин, необходимых для возведения элементов сооружения в заданные сроки с требуемым качеством при минимальной стоимости работ.

Исходные данные

Вариант 8:

1. Расстояние от сооружения:

a) до отвала – склада минерального грунта км;

b) до бетонного завода км;

2. Вид грунта – супесь (II кат.);

3. Время маневрирования автосамосвала мин;

4. Время передвижки экскаватора мин;

5. Число ковшей с грунтом, подаваемых на один самосвал ;

6. Размеры котлована м;

7. Размеры фундаментной плиты м;

8. Растительный слой м;

9. Глубина выемки м;

10. Защитный слой м.

Информационная база

По части 1:

1. Ватин Н.И., Булатов Г.Я., Колосова Н.Б., Петроченко М.В. Технология возведения зданий и сооружений. Технологические решения земляных и бетонных работ : учеб. пособие – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. – 102 с.

2. Булатов Г.Я. Технология возведения грунтовых плотин: Учеб. пособие /Под ред. В.И.Телешева.-СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1994. – 92с.

3. Булатов Г. Я. Введение в общую теорию технологий (на примере строительства): Учеб. пособие.- СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. – 175с.

4. СНиП-3.02.01.-87. Правила производства и приемки работ. Земляные сооружения. –М.: Стройиздат, 1988.–124с.

5. Технология строительных процессов. Разработка котлованов. Метод.указ. /Сост. Галузин В.М.- СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007.–79с.

6. Бауман В.А. и др. Строительные машины. Справочник.–М.: Стройиздат,Т.1, 1976. – 502 с.

7. Телешев В.И., Казанцев Б.Э., Птухина И.С. Принципы выбора системы строительных машин и определение их производительности // Гидротехническое строительство, 2000, №2. -С. 24–28.

8. Булатов Г. Я. К теории производительности строительных машин // Строительство. К 100-летию Инженерно-строительного факультета: Тр. СПбГТУ, №502.-СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2007.-С. 129–138.

9. Булатов Г.Я. Обобщенные критерии оптимального выбора технологий и машин // Инженерно-строительный журнал, 2009, №1. С. 32–39.

10. Добронравов С.С. Справочник. Строительные машины и оборудование.-М.: Высш. Шк., 2006.-445 с.: ил.

11. Белецкий Б. Ф. Справочное пособие. Строительные машины и оборудование.-М.: Феникс, 2012.-608 с.

Примечание по части 1: В учебном пособии [2, с.85] приведен “Указатель справочных материалов (для проектирования) из основных литературных источников”.

По части 2:

1. Ватин Н.И., Булатов Г.Я., Колосова Н.Б., Петроченко М.В. Технология возведения зданий и сооружений. Технологические решения земляных и бетонных работ : учеб. пособие – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. – 102 с.

2. Булатов Г. Я. Введение в общую теорию технологий (на примере строительства): Учеб. пособие.- СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. – 175с.

3. Штоль Т. М., Теличенко В. И., Феклин В. И. Технология возведения подземной части зданий. Современные прогрессивные методы: Учеб. пособие. –М.: СИ, 1990. -288с.

4. Телешев В. И., Астахова К. И., Леонов В. А. Бетонные работы в гидротехническом строительстве. Вспомогательные работы: Учеб. пособие. -СПбГТУ, 1992.

5. Галузин В. М. Технология бетонирования монолитных фундаментов: : Учеб. пособие. –СПб.: ПЭ ИПК, 2004. -32с.

6. Правила производства бетонных работ при возведении гидротехнический сооружений. ВСН-31-88. Минэнерго СССР. Л.: ВНИИГ, 1984.

7. Вильман Ю. А. Технология строительных процессов и возведения зданий. Современные прогрессивные методы: Учеб. пособие. –М.: Изд-во АСВ, 2005. -336с.

8. Галузин В. М. Технические характеристики машин для бетонных работ. Кафедральное издание.

Дополнительная литература:

1. Доценко А. И. Строительные машины. Учеб. для ВУЗов. –М.: Стройиздат, 2003. – 416 с.

2. Теличенко В. И. и др. Технология строительных процессов. Учеб. для ВУЗов. ч.1. –М.: Высш. шк., 2005. -392с.

3. Теличенко В. И. и др. Технология возведения зданий и сооружений. 2-е изд. –М.: Высш. шк., 2004. -446с.

Глава 1. Выемка котлована

Исходные данные и расчеты объемов работ

Выездную траншею проектируем, исходя из двустороннего движения автомобилей и пешеходов. Ширину выездов назначаем равной ширине пионерного забоя, его уклон – 1:8. Уклоны откосов котлована принимаем в соответствии с рекомендациями СНиП 12-04-2002 “Безопасность труда в строительстве”.

Схема котлована представлена на рис. 1П приложения.

Объём растительного слоя:

, (1.1)

где – площадь растительного слоя, м²;

– высота растительного слоя, м.

Коэффициент заложения откоса котлована принимаем m = 0,9 для супеси по таблице 9 [5, стр. 20].

Длина котлована поверху:

, (1.2)

Ширина котлована поверху:

, (1.3)

Длина выезда котлована поверху:

, (1.4)

Ширина выезда у котлована:

, (1.5)

Площадь растительного слоя:

, (1.6)

Объём экскаваторных работ:

, (1.7)

где – объем котлована без учета выезда, м³;

– объем выезда, м³.

Объем котлована без учета выезда:

, (1.8)

Объём выезда:

Рис. 1 Схема выезда к расчёту объемов

, (1.9)

Объём защитного слоя:

. (1.10)

где – площадь защитного слоя, м²;

– высота защитного слоя, м.

Мой проект:

Исходные данные: вид грунта – супесь II2 категории; размеры котлована м; растительный слой м; защитный слой м.

Расчеты и результаты:

1) Объём растительного слоя:

По формуле (1.2) м.

По формуле (1.3) м.

По формуле (1.4) м.

По формуле (1.5) м.

По формуле (1.6) м².

По формуле (1.1) объем растительного слоя м³.

2) Объём экскаваторных работ:

По формуле (1.8) м³.

По формуле (1.9) м³.

По формуле (1.7) объём экскаваторных работ м³.

3) Объём защитного слоя:

По формуле (1.10) объём защитного слоя м³.

Предварительный календарный график и интенсивность работ

Назначим продолжительность работ по ЧАСТИ 1 «Выемка котлована» месяц. Далее (например, 10% от этого времени) отводим на снятие растительного слоя с поверхности котлована бульдозерами (0,1 месяца = 3 дня). Остальное время планируем разработку выемки котлована экскаваторами с вывозом грунта на автосамосвалах.

Назначим продолжительность работ по ЧАСТИ 2 «Бетонирование фундаментной плиты» месяц.

Выбор экскаваторов

Рис. 3 Общий вид современного экскаватора (ЭО-5119)

Здесь могут быть применены различные типы экскаваторов и погрузчиков [1; 6; 10]. Для выбора оптимального варианта используем также обобщенные критерии [3, стр.30] и [1, стр. 42].

Критерии выбора экскаватора типа «прямая лопата» следующие:

1) критерий IV-1 по объему ковша:

, (1.35)

где q – геометрический объем ковша (возможный и требуемый).

Таблица 2.

Объем выемки V, м3	Рекомендуемый объем ковша экскаватора , м3
до 2500	0,4…0,65
до 5000	1…1,25
до 25000	1,6…2,5

2) критерий III-1 по высоте копания грунта:

, (1.36)

где – требуемая высота забоя разработки грунта ( м);

и – высота резания (копания) грунта и коэффициент ее использования (0,85…1,0) ( м и ).

3) критерий III-2по высоте наполнения ковша:

, (1.37)

где – высота наполнения ковша ( м по таблице 10 [5] для грунта III категории).

4) критерий III-3 по высоте выгрузки грунта:

, (1.38)

где – высота выгрузки при требуемом радиусе выгрузки , по ;

– высота кузова автосамосвала ( м);

– разница в уровнях стоянки машин ( м);

- запас высоты, принимается в интервале 0,5…1,0 м ( м).

Мой проект:

Исходные данные: вид грунта – суглинок категории; объем выемки м³; размеры котлована понизу м; глубина котлована м.

Примем универсальный экскаватор ЭО-6122 (прямая лопата с гибкой подвеской рабочего оборудования). Характеристики выбранного по [10, стр.183] экскаватора приведены в таблице 3.

Таблица 3. Техническая характеристика экскаватора

По IV-1: – условие выполняется.

По III-1: – условие выполняется.

По III-2: – условие выполняется.

По III-3: – условие выполняется.

Расчёты объёмов работ

Общий объём бетонных работ:

, (2.1)

где – объём фундаментной плиты, м³;

– бетонной подготовки, м³.

Объём основных бетонных работ, то есть работ по бетонированию фундаментной плиты, равен объёму этой плиты:

, (2.2)

где – длина бетонной плиты ( м);

– ширина бетонной плиты ( м);

– высота бетонной плиты ( м);

– коэффициент перехода объема ( ).

Объём бетонной подготовки:

, (2.3)

где – длина бетонной подготовки ( м);

– ширина бетонной подготовки ( м);

– высота бетонной подготовки ( м).

Расчётную интенсивность бетонных работ ( , м³), которая так же является расчетной производительностью бетонного завода ( , м³), определим по формуле:

, (2.4)

где – расчётная продолжительность работ по бетонированию сооружения, ч;

– коэффициент неравномерности работ, принимаем в интервале 1,1…1,3 ( ).

Так как продолжительность работ по бетонированию сооружения составляет 1 месяц (22 рабочих дня) и работы ведутся в 2 смены по 8 часов, то продолжительность работ по бетонированию сооружения составит 352 часа.

Фактическую интенсивность бетонных работ ( , м³), которая так же является фактической производительностью бетонного завода ( , м³), определим по формуле:

, (2.5)

где – коэффициент запаса ( ).

Мой проект:

Исходные данные: размеры фундаментной плиты ; размеры бетонной подготовки м.

Расчёт и результаты:

1) Объём бетонных работ:

По формуле (2.2) м³.

По формуле (2.3) м³.

По формуле (2.1) м³.

2) Расчетная интенсивность бетонных работ:

По формуле (2.4) м³/ч.

3) Фактическая интенсивность бетонных работ:

По формуле (2.5) м³/ч.

Примем гравитационный бетоносмеситель СБР-500А.1 (380В)

[zitrek.ru].Технические характеристики представлены в таблице 7.

Таблица 7. Техническая характеристика бетоносмесителя

По I-1: – условие выполняется.

По IV-1: –условие выполняется.

Расчёт и результаты:

1) Требуемое время выполнения работ:

По формуле (2.8) ч.

2) Требуемый поток бетонной смеси:

По формуле (2.9) м³/ч.

По формуле (2.10) – принимаем 2 бетоносмесителя.

3) Проектная интенсивность:

По формуле (2.11) м³/ч.

4) Проектное время выполнения работ:

По формуле (2.12)

Окончательно принимаем бетоносмеситель СБР - 500А.

Выбор бадей и кранов

Выбор бадей

Рис. 8 Общий вид поворотной бадьи типа «туфелька» (БП-1.6)

Бадьи делятся на: а) неповоротные (проходные типа бункера) и б) поворотные (опрокидные типа «туфельки»). Их затворы могут быть оборудованы машинным приводом, боковой разгрузкой, вибропитателем, винтовым конвейером, хоботом и т.д.

Известны резиновые бадьи [1, стр. 60]. Там же приведены и поворотные бадьи с диапазоном ёмкостей 0,8…8 м³ и рекомендации по их выбору.

Критерии выбора бадьи:

1) критерий IV-1 по числу кранов:

, (2.13)

, (2.14)

где – ориентировочная эксплуатационная производительность крана, находим по формуле:

, (2.15)

здесь – объём бетонной смеси подаваемой краном за один цикл ( );

– объём бетонной смеси в бадье ( м³).

Мой проект:

Исходные данные: общий объём бетонных работ м³.

Выбираем поворотную бадью БП-1,6 типа «туфелька» [11]. Характеристики приведены в таблице 8.

Таблица 8. Техническая характеристика бадьи

По IV-1: – условие выполняется.

Расчёт и результаты:

;

;

.

: по формуле (1.70) (учёт времени на замену бадьи).

По формуле (1.71) м³.

По формуле (1.69) м³/мин.

По формуле (1.68) .

: по формуле (1.70) с (время, затраченное на переход крана).

По формуле (1.71) м³.

По формуле (1.69) м³/мин.

По формуле (1.68) .

По формуле (1.66) .

По формуле (2.15) м³/ч.

По формуле (2.14) кран.

Окончательно принимаем бадью БП-1,6.

Классификация и выбор кранов

1) По принципиальной схеме

2) По мобильности

3) По ходовому устройству

4) По типу стрелы

Основные критерии выбора остаются общими [2, стр. 30]. Ниже раскрыты некоторые из них:

1) критерий I-1 по дальности подачи груза:

, (2.16)

где и – возможный и требуемый радиус вылета.

, (2.17)

, (2.18)

здесь – радиус, описываемый хвостовой частью крана, м;

B – ширина блока, м;

–запас вылета крюка, зависящий от длины блока, определяемый, например, на плане графически, м;

– ширина груза, м;

– дальность подачи бетонной смеси краном в направлении перпендикулярном оси сооружения, находим по формуле:

, (2.19)

здесь – колея крана, м;

a – расстояние от колеи крана до блока, м.

2) критерий IV-1 по грузоподъёмности:

, (2.20)

где и – возможная и требуемая грузоподъёмность ( ).

, (2.21)

здесь – масса тары, т;

– масса стропов, т.

или , (2.22)

здесь – масса груза на транспортном средстве доставки к крану, т;

m – кратность приёма груза краном (0,5; 1,0; 2,0;…);

– ёмкость бадьи;

–плотность бетонной смеси.

3) критерий III-1 по высоте подачи груза:

, (2.23)

где и – возможная и требуемая высота подачи груза ( );

, , –высоты сооружения, груза (с тарой) и стропов, м;

–запас высоты подъёма груза с учётом возможных выступов опалубки, шатров и других устройств, м;

–превышение уровня стоянки крана над основанием сооружения, включая высоту эстакады, м.

Выбор крана с учетом глубины котлована приведен в [5, стр. 22 и 23].

4) критерий I-2 по габаритам крана:

, (2.24)

где – минимальный размер площадки установки крана в плане, м;

– максимальный радиус выступа габаритов от оси вращения крана, м.

5) критерий II-1 по углу поворота стрелы крана:

, (2.25)

6) критерий IV-2 по скорости перемещения груза:

и , (2.26)

где и – возможные грузоподъёмность, скорость и ускорение движения крюка и крана на i-ом участке (с индексом «Т» - их требуемые величины).

7) критерий IV-3 по точности подачи груза:

, (2.27)

где – затраты времени на подготовительные и непредвиденные операции (доставка крана, монтаж, перестановка, перебазирование, технический уход, ремонт, замена и т.п.).

8) критерий VI-1 по устойчивости крана против падения:

, (2.28)

где – угол отклонения башни крана от вертикали и линии контакта крана с землей от горизонтали;

– коэффициент запаса устойчивости крана против опрокидывания (с учётом нелинейности задачи).

Краны относятся к машинам цикличного действия, поэтому расчет эксплуатационной производительности ведем согласно общему подходу. При этом приближенное время цикла работы крана 5…6 мин.

Мой проект:

Выберем башенный кран на рельсовом ходу КБМ-401ПА [www.rkz-rzhev.ru]. Технические характеристики представлены в таблице 9.

Таблица 9. Техническая характеристика крана

По I-1: м; м; – условие выполняется.

По IV-1: т; – условие выполняется.

По III-1: – условие выполняется.

По I-2: – условие выполняется.

ПоII-1: – условие выполняется.

По IV-2: и – условие выполняется.

По IV-3: – условие выполняется.

По VI-1: , – условие выполняется.

Окончательно принимаем башенный кран КБМ-401ПА.

1.

2.

2.1.

2.2.

2.3.

Установка арматуры и опалубки

Армирование блоков осуществляем армокаркасами, например, по 6 арматурных элементов на блок. Частота подачи армокаркасов 2 цикла в час. Время установки арматуры на один блок составляет около 3 часов.

Опалубка – это временная конструкция, которой ограждается бетонируемый блок и в которую укладывается бетонная смесь. Она обеспечивает форму и размеры блоков. Рекомендации по опалубке см. также в [5, с. 5 и 6].

Их классификации приведены в [2, стр. 128] и [2, стр. 92].

Принимаем опалубку щитовую деревянную съемную. Продолжительность подачи щита и установка на место составляет 15 мин.

, (2.29)

, (2.30)

Всего на установку арматуры и опалубки в один блок требуется времени:

, (2.31)

Второй вариант опалубки: щитовая алюминиевая (или пластмассовая), съёмная.

Третий вариант опалубки: железобетонные плиты с выпусками арматуры, несъёмные.

Предварительно назначим вибратор IRSE-FU 57/230 Wacker Neuson

Характеристики приведены в таблице 11.

Таблица 11. Техническая характеристика вибратора

По I-1: – условие выполняется.

По III-3: – условие выполняется.

По IV-1: – условие выполняется.

По IV-2: – условие выполняется.

Расчёт и результаты:

По формуле (2.52) м³/ч.

По формуле (1.39) – принимаем 8 бетоноуплотнителей.

Окончательно выбираем шесть бетоноуплотнителей IRSE-FU 57/230 Wacker Neuson

Глава 3. Вариант применения автобетононасосов (АБН)

II.

III.

3.1.

3.2.

Расчёты сроков работ для АБН

Мой проект:

Исходные данные: объём одного блока 708м³; объём сооружения 2832м³.

Расчёт и результаты:

ч.

Время бетонирования сооружения:

Приложения

Приложение 1.

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Оглавление

Введение 2

Исходные данные 2

Информационная база 3

Глава 1. Выемка котлована

1.1. Расчеты объемов работ 4

1.2. Предварительный календарный график и интенсивность работ 5

1.3.Выбор и расчеты числа машин для снятия растительного слоя 5

1.4. Выбор и расчеты числа машин для разработки котлована 9

1.4.1. Выбор экскаваторов 9

1.4.2. Расчет числа экскаваторов как ведущих машин 11

1.4.3. Особенности расчета числа ведомых машин 12

1.4.4. Выбор и расчеты числа автосамосвалов 12

1.4.5.Расчеты оптимальной ширины забоя экскаватора типа «прямая лопата» и уточнение сроков работ 14

1.5.Выбор и расчеты числа машин для снятия защитного слоя и планировки дна 18

1.6. Выбор и расчет числа машин для уплотнения грунта основания котлована 18

Глава 2. Бетонирование фундаментной плиты с помощью кранов

2.1. Расчет объемов работ 20

2.2. Выбор и расчеты числа бетоносмесителей, как ведущих машин 21

2.3. Выбор бадей и кранов 23

2.3.1. Выбор бадей 23

2.3.2. Классификация и выбор кранов 24

2.4. Выбор размеров блоков 27

2.5. Установка арматуры и опалубки 28

2.6. Выбор и расчет числа бетоновозов 29

2.7. Выбор и расчет числа бетоноуплотнителей 30