Курсовая работа: Определение объёмов и выбор машин для производства земляных работ

Курсовая работа: Определение объёмов и выбор машин для производства земляных работ

Министерство образования Российской Федерации

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра технологии, организации, экономики строительства

и управления недвижимостью

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«Определение объёмов и выбор машин для производства земляных работ»

Выполнил:

Студент гр. 04-С-ПГ5

Максимкина А.Г.

Краснодар

2007

СОДЕРЖАНИЕ

1. Определение объемов земляных работ

1.1 Определение отметок поверхности грунта

1.2 Определение предварительной средней планировочной отметки

1.3 Определение объёмов котлована и засыпки пазух

1.4 Определение средней планировочной отметки

1.5 Определение проектных отметок

1.6 Определение положения линии нулевых работ

1.7 Определение объемов земляных работ при планировке площадки и устройстве откосов

1.7.1 Определение объемов при планировке площадки

1.7.2 Определение объемов грунта в откосах по периметру площадки

1.7.3 Определение окончательных объемов по вертикальной планировке

1.8 Составление баланса земляных масс

2. Определение оптимальной схемы перемещения грунта и среднего расстояния перемещения грунтовых масс

2.1 Определение координат ЦТ призм

2.2 Определение оптимальной схемы перемещения грунта

3. Выбор машин для производства работ по вертикальной планировке

3.1 Выбор типа машины комплект №1

3.2 Показатели работы комплекта №1

3.3 Расчет требуемого числа машин комплекта №1

3.4 Выбор типа машины комплект №2

3.5 Показатели работы комплекта №2

3.6 Расчет требуемого числа машин комплекта №2

4. Технико-экономическое сравнение вариантов комплектов машин

5 Выбор комплекта машин для разработки котлована

6 Расчет забоя

7 Расчет количества экскаваторов для рытья котлована

8 Литература

1. Определение объемов земляных работ

1.1 Определение отметок поверхности грунта

Черные отметки определяют методом линейной интерполяции. При этом зависимости объясняются подобием треугольников.

Черные отметки любого угла квадрата, лежащего между двумя горизонталями, Нч (в метрах) равна:

,

где

Нч – отметка ближайшей к углу или дальней от угла горизонтали, м;

j – превышение между горизонталями, м;

d – кратчайшее расстояние от ближайшей к углу или дальней горизонтали до искомого угла (через угол по перпендикуляру к касательной к горизонтали), м;

l – кратчайшее расстояние между горизонталями, м.

1.2 Определение предварительной средней планировочной отметки

Средняя отметка планировки определяется по формуле:

,

где   Н1, Н2, Н4 – черные отметки (отметки существующей поверхности земли), принадлежащие соответственно одной, двум и четырем вершинам элементарных площадок, м;

n –   число равновеликих квадратов, на которые разбита площадка.

∑H1 = 100,02+104,84+104,62+100,33=409,81 м

∑H2 = 100,88+101,65+102,31+104,00+104,68+104,71+104,66+104,53+

+103,75+102,86+102,09+101,39+100,75+99,78+99,74+99,74+99,86+

+103,07=1840,45 м

∑H4 = 100,71+101,54+102,33+103,06+103,88+104,00+103,00+102,28+

+101,51+100,67+100,78+101,61+102,28+102,89+103,78+103,71+102,86+

+102,33+103,27+100,79=2047,18 м

n=30,

Hср = 102,33 м.

1.3 Определение объёмов котлована и засыпки пазух

Устанавливаем размеры котлована

Вид грунта – песок (m = 1)

Нк = 2,5 м,

А = 68 м,

Б = 98 м.

Vк = (Hк/6) [(AB+A)(БB+Б)+ AB×БB+А×Б] = (2,5/6) [(73+68)×

×(103+98)+73×103+68×98] =17718,33 м3

Vф = Hк (A – 2) (Б – 2) = 2,5×68×98 = 15840 м 3

Vп = Vк – Vф =17781,33– 15840 = 1878,33 м 3

1.4 Определение средней планировочной отметки

Средняя планировочная отметка площадки определяется по формуле:

−Δh,

где   –         средняя отметка планировки площадки без учета котлована, м;

 – Δh−   поправка к планировочной отметке на объем грунта, укладываемого в планировочную насыпь при разработке котлована, м.

поправка к планировочной отметке на достижение нулевого баланса

оправку к средней отметке планировки при разбивке площадки на квадраты определяется по формуле:

= VФ / Fпл ,

де    VФ –объем подземной части здания в котловане ниже отметки Нср, м3;

Fпл –  площадь площадки на уровне планировочных отметок, м2.

VФ = (А-2)(Б-2)·Н = (68-2)(98-2)·2,5=15870 м3;

Fпл =500·600=300000 м2;

= 0,0528м;

Δh=0,0694 м.

Окончательная средняя планировочная отметка площадки равна:

− Δh = 102,33+0,0528−0,0694=102,32м;

1.5 Определение проектных отметок

Отметки проектируемой поверхности земли Нк (красные отметки) можно определить способом поворота на заданный угол  горизонтальной плоскости с отметками Н0 вокруг оси поворота N-N, лежащей в этой плоскости. Ось поворота N-N перпендикулярна принятому направлению проектного уклона i (i=0,004) площадки, и для площадки с равномерным уклоном природного рельефа проходит через ее середину.

Красные отметки в углах разбивочной сетки определяется по формуле:

,

где   Нкj –         проектная (красная) отметка в точке j, м;

Н0 –                  предварительная средняя планировочная отметка площадки, м;

i –    заданный проектный уклон площадки ;

Lj – кратчайшее расстояние от оси поворота до точки j, м.

Приведем результаты в таблице 1

Таблица 1 Проектные отметки

Рабочие (синие) отметки определяют как разность красных и черных отметок:

,

где   hj –           рабочая отметка в точке j, м.

Нкj –                 проектная (красная) отметка в точке j, м;

Нчj –                 черная отметка в точке j, м;

Условно рабочие отметки насыпей записывают со знаком «+» и выемок - со знаком « – ».

Приведем результаты в таблице 2

Таблица 2. Рабочие отметки

1.6 Определение положения линии нулевых работ

Положение нулевых отметок определяют по формуле:

,

где   X –  расстояние от левой (нижней) вершины квадрата до искомой точки нулевых работ, м;

a –   длина стороны квадрата, м;

 – левая (нижняя) рабочая отметка, м;

 – правая (верхняя) рабочая отметка, м.

Данные к определению линии нулевых работ приведены в таблице 3

Таблица 3. Данные к определению линии нулевых работ

1.7 Определение объемов земляных работ при планировке площадки и устройстве откосов

1.7.1 Определение объемов при планировке площадки

Результаты вычислений объёмов грунта при планировке площадки сведем в таблицы

Таблица 4. Объемы грунта в однородных призмах

Таблица 5. Объемы грунта в неоднородных призмах (трапециях)

Таблица 6. Объемы грунта в неоднородных призмах (треугольниках)

1.7.2 Определение объемов грунта в откосах по периметру площадки

Результаты вычислений объёмов грунта в откосах по периметру площадки

Таблица 7 Объёмы грунта в откосах по периметру площадки

1.7.3 Определение окончательных объемов по вертикальной планировке

Таблица 8 Сводная таблица объемов грунта по вертикальной планировке

1.8 Составление баланса земляных масс

Баланс земляных масс – соотношение объема грунта, разработанного на площадке из выемок (котлованов, траншей и др.) с потребностью в грунте для устройства насыпей на той же площадке. При составлении баланса грунта учитывают его остаточное разрыхление.

Таблица 9 Ведомость баланса земляных масс

Расхождение в объемах грунта (невязка)

(94706,75-94225,20)/ 94225,20·100% = 0,51% < 5%

Условие соблюдения нулевого баланса земляных масс в общем случае имеет вид:

;

где   – суммарные геометрические объемы выемки и насыпи на площадке, м3;

 – коэффициент остаточного разрыхления грунта;

 – площадь планируемого участка;

 – площадь котлована на уровне планировочных отметок, не подлежащая засыпке грунтом, м2.

В нашем случае

Δh = 0,0016 м = 0,16 cм < 1 cм

Следовательно, условие нулевого баланса земляных масс соблюдено, и проектные отметки принимаются как окончательные.

2 Определение оптимальной схемы перемещения грунта и среднего расстояния перемещения грунтовых масс

2.1 Определение координат ЦТ призм

Таблица 10. Координаты центров тяжести однородных призм

Координаты центров тяжести неоднородных призм

Таблица 11 Координаты центров тяжести неоднородных призм

2.2 Определение оптимальной схемы перемещения грунта. Определение среднего расстояния транспортирования грунта

После завершения подсчета объемов земляных работ необходимо определить оптимальную схему распределения грунта. Перемещение грунта из выемки в насыпь – трудоемкий процесс, поэтому необходимо стремиться к наименьшим затратам. Для этого необходимо решить транспортную задачу. Для упрощения решения задачи о распределении грунта можно составить шахматную ведомость. При этом надо исходить из следующих рассуждений: из квадратов выемки грунт надо транспортировать (например, скреперами или бульдозерами) за линию нулевых работ сначала в дальние квадраты, чтобы не транспортировать грунт через свеженасыпанный массив. Пути землеройных машин, по возможности, не должны пересекаться.

В шахматной ведомости указаны номера планировочных выемок и планировочных насыпей, их объемы (первые две верхние и левые строки). В остальных ячейках указаны: в числителе – расстояния между соответствующими выемками и насыпями, в знаменателе – планируемые объемы перевозок.

Определим среднюю дальность перемещения грунта, исходя из оптимальной схемы перемещения грунта, по следующей формуле:

Lcp=√ (XB-XH)2-(YB-YH)2

где XB,, XH , YB , YH - координаты центров тяжестей всей выемки и всей насыпи

XH = 110,58 м,

YH = 241,67 м,

XB = 494,68 м,

YB = 260,15 м.

Lcp=√ (494,68 -110,58)2-(260,15 -241,67)2 = 384,62 м.

3. Выбор машин для производства работ по вертикальной планировке

3.1 Выбор типа машины комплект №1

а) для разработки и транспортировки 91679,03 м3 грунта в пределах площадки и устройства насыпи – прицепной скрепер ДЗ-26 с ковшом вместимостью 10 м3 в сцепе с трактором Т-180;

         б) для разравнивания грунта – бульдозер ДЗ-35С на базе трактора Т-180;

         в)для уплотнения грунта – самоходный каток ДУ-31 при толщине уплотняемого слоя 0,3 м за 7 проходок по одному месту;

         г) для окончательной планировки - бульдозер ДЗ-35С на базе трактора Т-180.

3.2 Показатели работы комплекта №1

Таблица 12 Показатели работы комплекта №1

Расчет требуемого числа машин комплекта №113

Определим число машин по процессам

Таблица

3.4 Выбор типа машины комплект №2

а) для разработки и транспортировки 91679,03 м3 грунта в пределах площадки и устройства насыпи – прицепной скрепер ДЗ-20 с ковшом вместимостью 7 м3 в сцепе с трактором Т-100;

         б) для разравнивания грунта – бульдозер ДЗ-35С на базе трактора Т-180;

         в)для уплотнения грунта – самоходный каток ДУ-29A при толщине уплотняемого слоя 0,3 м за 7 проходок по одному месту;

         г) для окончательной планировки - бульдозер ДЗ-35С на базе трактора Т-180.

3.5 Показатели работы комплекта №2

3.6 Расчет требуемого числа машин комплекта №2

Определим число машин по процессам.

Таблица 15. Определение числа машин

         4. Технико-экономическое сравнение вариантов комплектов машин

         Удельная трудоемкость на 100 м3 работ:

Т=N·100/ΣHсм

где N -        число машинистов в смену;

ΣHсм -         общая сменная производительность всех машин, выполняющих ведущий процесс.

         Комплект №1: Т=23·100/344,54·13 = 0,48 чел.-см.

Комплект №2: Т=32·100/201,47·23 = 0,69 чел.-см.

Выбираем вариант комплекта машин №1.

5 Выбор комплекта машин для разработки котлована

Объем грунта в котловане – 17718,33 м3, из которых в отвал на обратную засыпку – 1878,33 м3. Остальной грунт – 15840 м3 разрабатывается с погрузкой в автосамосвалы. Размер котлована по дну – 68х98 м, глубина – 2,5 м, грунт – песок.

Исходя из указанных условий, принимаем одноковшовый экскаватор, оборудованный обратной лопатой. Таблица 16 Технические характеристики экскаватора

6. Расчет забоя

Наибольшая ширина торцевой проходки:

Вт = 1,3·Rp = 1,3·9,4=12,22 м

Наибольшая ширина боковой проходки:

Bб = 0,8·Rp = 0,8·9,4=7,52 м

При ширине котлована по верху 73 м работу можно выполнить за 5 торцевых и 2 боковых проходки.

Принимаем длину отвала, равной длине котлована по верху, т.е. 103 м. На этой длине необходимо разместить 1878,33 м3 грунта. Находим площадь поперечного сечения отвала при m=1 (трапеция):

F=1878,33/103=18,24 м2

7. Расчет количества экскаваторов для отрывки котлована

Сменная производительность при погрузке в транспорт:

НТ = 1246 м3 ;

при разработке на вымет:

НВ = 1593 м3 ;

На разработку 15840 м3 с вывозом на автосамосвале необходимо затратить:

SТ = 15840/1246=12,71 маш.-см.

На разработку 1878,33 м3 на вымет:

SВ = 1878,33/1593=4,13 маш.-см.

Затраты машино-смен:

S= SТ+ SВ=12,71+4,13=16,84 маш.-см.

Такой котлован могут вырыть 2 экскаватора, работая по 2 смены 4 дня с производительностью:

16,84·100/(2·4·2)=105,2%

В качестве транспортной единицы принимаем автосамосвал КАМАЗ-5511 грузоподъемностью 10 т, объем кузова – 7,2 м3, в количестве – 4 шт.

Литература

1.         Методические указания «Технология строительного производства», Краснодар 1984г

2.         ЕНиР Е2, «Земляные работы»

3.         С.К. Хамзин, А.К. Карасев «Технология строительного производства. Курсовое и дипломное проектирование»

4.         О.О. Литвинов «Технология строительного производства».