Склад материалов

Вопросами повышения долговечности строительных конструкций надшахтных зданий и сооружений следует заниматься постоянно не только в процессе их строительства и эксплуатации, но и, главным образом, на стадии их проектирования. Выбор типов конструкций необходимо производить на основании технико-экономического анализа и учета особенностей условий эксплуатации. Для помещений с агрессивной средой рекомендуется применять сборные железобетонные конструкции с омоноличиваемыми стыками или монолитные конструкции при условии качественного их выполнения.

В данном курсовом проекте мы изучаем технологию строительства сооружений надшахтных зданий и сооружений, виды применяемого в современном строительстве оборудования, его технические параметры и область применения, а так же виды используемых в строительстве материалов, их свойства и область применения.

Также в курсовом проекте рассматриваем и порядок производства отдельных работ, таких как земельные, выбор крана.

плита экскаватор котлован кран

1. Земляные работы

Для начала строительства данного здания, необходимо рассчитать объем вынимаемого грунта, выбрать фундамент и колонну.

Проектная высота здания составляет 6,7 метров, принимаем колонну ближайшую большую по длине 6К72−3м³, длиной 7500 мм, сечением 500*500 мм², марка бетона 300.

Фундамент под колонну выбираем составную из опорной плиты (таблица 1.1) и фундамента стаканного типа (таблица 1.2).

Таблица 1.1 — Опорная плита (подушка)

Таблица 1.2 — Фундаменты железобетонные стаканного типа

Рисунок 1.1 — Фундамент стаканного типа на опорной плите

Далее рассчитываем объем вынимаемого грунта, объем обратной засыпки, объем вывозимого грунта.

Для расчета объема вынимаемого грунта, учитываем угол естественного откоса бортов котлована, исходя из группы грунта. Группа грунта III, (гравий) принимаем угол равным 40⁰. Так же учитываем число котлованов под колонны n=12 шт.

Объем вынимаемого грунта вычисляем по формуле вычисления объема усеченной пирамиды:

V= h/3•(S₁+vS₁S₂+S₂), м³, (1.1)

где h — глубина котлована, м;

S_1, S₂ — площади оснований пирамиды, м²;

V= 1,5/3•(1,552+v1,552•23,126+23,126)=15,3 м³.

Объем вынимаемого грунта со всех котлованов равен 15,3•10=153 м³.

Объем фундамента и части колонны, находящейся между фундаментом и нулевой отметкой поверхности земли, равен V_выв.гр.=1,368 м³, а объем со всех котлованов равен 1,368•10=13,68 м³.

Вычисляем объем обратной засыпки:

V_{обр.зас.}= (V_вын.гр. — V_выв.гр.)•n, м³ (1.2)

где V_вын.гр-объем вынимаемого грунта с одного котлована, м³;

V_выв.гр. — объем вывозимого грунта с одного котлована, м³;

n — количество котлованов, шт.;

V_{обр.зас.}=(15,3−1,353)•12= 167,3 м³.

2. Выбор экскаватора

Выбор экскаватора и определение продолжительности его работы при разработке котлованов зависит от их объема, геометрических размеров и уровня грунтовых вод.

По таблице 2.1 определяем вид требуемого экскаватора и некоторые его параметры.

Таблица 2.1 — Область применения одноковшовых экскаваторов

Принимаем экскаватор с обратной лопатой, ЕК-12−10 (таблица 2.2)

Таблица 2.2 — Характеристика эскаватора

2.1 Определение производительности одноковшового экскаватора

Производительность одноковшового экскаватора определяем по формуле:

П_э = 60•T•q•n•k_п•k_в, м³/ч, (2.1)

где Т — продолжительность смены, 8 ч;

q — геометрическая емкость ковша, 0,65 м³;

n = 60 /t_ц — рабочее число циклов в мин. (t_ц — рабочая длительность цикла в с, принимается по таблице 2.3);

k_п = k_н/ k_р,

где k_н — коэффициент наполнения равный 0,8;

k_р — - коэффициент разрыхления, принимаемый для грунтов равным 1,05 — -1,2;

k_п =0,8/1,1=0,73,

k_в — коэффициент использования сменного времени, величина которого зависит от потери на передвижение экскаватора, условий подачи транспорта и др.; при загрузке автосамосвалов в лобовом забое k_в = 0,68;

Таблица 2.3 — Затраты времени на один цикл экскаватора при разработке

Исходя из таблицы 2.3 длительность цикла равна 18 сек.

n =60/18=3,33,

П_э = 60•8•0,65•3,33•0,73•0,68=518,522 м³/ч.

3. Выбор средств транспортирования грунта, разработанного экскаваторами

Далее выбираем грузовой автосамосвал и необходимое количество транспорта дня перевозки вынутого экскаваторами грунта. Основными факторами, влияющими на выбор являются: объемы производства работ, дальность перемещения непрерывность разработки грунта, производительность транспортных средств.

В таблицах 3.1, 3.2 приведена рекомендуемая грузоподъемность автомобилей-самосвалов для работы по отвозке грунта в зависимости от емкости ковшей экскаваторов и дальности транспортирования, экономичности транспортировки.

Таблица 3.1 — Рекомендуемая грузоподъёмность автомобиля-самосвала

Таблица 3.2 — Рекомендуемая грузоподъемность автотранспорта для перевозки грунта

Количество транспортных средств определяют из условия непрерывности работы по погрузке грунта:

N=(t_п+2•L/v_cp+t_р +t_м)/t_п, (3.1)

где t_п — расчётная продолжительность погрузки, мин.;

L — дальность пробега автомобиля в одну сторону, 4 км;

v_cp — средняя скорость перевозки, км / мин;

t_р — расчетная продолжительность разгрузки, 1,4 мин.;

t_м — продолжительность маневрирования транспорта, 1,3 мин.

Продолжительность погрузки t_п зависит от количества М ковшей грунта, загружаемого в кузов, числа циклов n экскаватора в 1 мин. и коэффициента транспорта k_т:

t_п = М/(n • k_т), мин, (3.2)

t_п = 9/(3,3•0,9)=3 мин.

Коэффициент k_т зависит от условий подачи транспортных средств в забой и емкости кузова при кольцевой схеме движения: при емкости кузова 9 ковшей — равным 0,9. Число погружаемых ковшей М зависит от объема грунта в плотном теле Р, размещаемого в кузове, и составляет 9 ковшей:

P = Q/(q•г) k_п, (3.3)

где Q — грузоподъемность транспортного средства, т;

г — объемный вес грунта, т/м³, г = 1,5 т/м³;

q — геометрическая емкость ковша, 0,65 м³.

P = 7,8/(0,65•1,4) 0,73=6,25.

Таблица 3.3 — Техническая характеристика авто самосвалов

Принимаем МАЗ-5549.

N=(3+2•4/0,53+1,4+1,3)/3=5 автомобилей.

4. Выбор подъемного крана

Выбор стрелового крана и определение продолжительности его работы при монтаже железобетонных элементов зависит от их веса и геометрических размеров.

Монтаж фундаментов и колонн здания может быть осуществлен краном, который будет выбран для монтажа ферм и плит покрытия, поскольку последние монтируются со значительным вылетом стрелы крана, что требует более высокой грузоподъемности.

Для данного здания принимаем:

Балки стропильные решетчатые пролетом 12 метров 2БДР12−5AIIIвт

L=11 960 марка бетона 400

H=1390 объем бетона 2 м³

B=240 масса изделия 5 т Плита покрытия 2ПГ12−2АшВ

L=11 960 класс бетона В25

b=2980 расход бетона 2,92 м³, стали 276,1 кг

h=450 масса изделия 7,3 т

4.1 Выбор крана для монтажа плит

Длина стрелы крана при монтаже плит определяется из выражения (см. рисунки 4.2 и 4.3):

Рисунок 4.2 — Поперечный разрез одноэтажного однопролетного промышленного здания и схема монтажа балок: 1 — траверса грузоподъемностью 10 т; 2 — стропы; 3 — стрела крана Рисунок 4.3 — Схема продольного разреза секции здания для определения параметров стрелового крана при монтаже плит покрытия: 1 — плита; 2 — балка; 3 — колонна; 4 — подкрановая балка; b — расстояние между фермами

Высота от пяты стрелы крана до опоры монтируемого элемента:

h = h_o — h_ш, м, (4.1)

где h_o — превышение опоры монтируемого элемента над уровнем стоянки крана, м;

h_ш — высота шарнира пяты стрелы крана от уровня стоянки h_ш = 2,1 м.

h = 8,09−2,1=5,99 м.

Наименьшее значение величины стрелы крана ?_min определяем по минимуму функции:

d ?/d б = - [(h + 1) cos б]/sin2 б + b sin б / (2соs2 б) = 0 (4.2)

Откуда после преобразований:

б = arctg ³v 2 (h + 1)/b, град (4.3)

б = arctg ³v 2 (5,99 + 1)/6=52⁰.

Длина стрелы крана при монтаже плит

? = ?₁ + ?₂ = (h + 1)/sin б + b/(2cos б), м, (4.4)

где 1 — минимальный зазор между установленной фермой и стрелой крана при ее вращении, м;

? = ?₁ + ?₂ = (5,99+1)/0,78+6/(2•0,61)=13,84 м.

Минимально необходимая длина стрелы крана определяется по формуле:

?_мин. = (h +1)/sin + b/(2соs), м, (4.5)

?_мин. = (5,99 +1)/0,78 + 6/(2•0,61)=13,84 м.

Определяем вылет стрелы крана:

L = (h +1)/ tg б + b/2 + c, м, (4.6)

где с — расстояние от оси шарнира пяты стрелы до оси вращения крана, м, (средняя величина с = 1,6 м);

L = (5,99+1)/1,27+ 6/2+1,6=10,89 м.

Требуемая высота подъема крюка крана для установки элемента в проектное положение:

Н_к = h_о + h_э + h_з + h_с, м, (4.7)

где h_э — высота (или толщина) монтируемого элемента;

h_з — запас по высоте; h_з = 0,5 м

h_с — высота стропов, для плит 3 м, для ферм 6 м;

Для балки Н_к =8,09+0,5+0,5+6=15,09 м.

Для плит Н_к=8,09+0,5+0,5+3=12,09 м.

Требуемая высота головки стрелы крана Н_стр = Н_к + h_п, м (4.8)

где h_п -минимальное расстояние от низа крюка крана до головки стрелы (минимальная длина полиспаста), 2,25 м;

Для балки Н_стр =15,09 +2,25=17,34 м.

Для плит Н_стр =12,09 +2,25=14,34 м.

Далее, зная вес поднимаемой плиты, выбираем краны необходимой грузоподъемности по заданным длине 1 и вылету L стрелы.

Требуемым параметрам удовлетворяет 2 крана ДЭК-631 на гусеничном ходу и Автокран КС-45 729А на пневмошинном ходу.

4.2 Выбор крана для монтажа ферм

При монтаже ферм вылет стрелы принимается минимальным. По формуле (4.6) определяем требуемую высоту подъема крюка крана. Зная вес монтируемой фермы проверяем, удовлетворяют ли полученным параметрам ранее выбранный краны для дальнейшего технико-экономического сравнения и выбора одного из них.

Таблица 4.1 — Технико-экономические характеристики ДЭК-631

Таблица 4.1 — Технико-экономические характеристики КС-45 729А

Расчеты для крана ДЭК-631.

Определяем сменную эксплуатационную производительность крана:

П_э = 420 Q К_г К_в/Т_ц, т/смен, (4.9)

где Q — грузоподъемность крана, т;

Т_ц — время одного цикла, мин.;

К_г — коэффициент использования крана по грузоподъемности, является отношением веса поднимаемого груза к грузоподъемности крана;

К_в — коэффициент использования крана во времени, принимается равным 0,5 — при монтаже плит, 0,6 — при монтаже ферм;

Т_ц = Т_м + Т_р, мин, (4.10)

где Т_м — машинное время, мин.;

Т_Р — время затрачиваемое на строповку, установку и расстроповку, мин.

Т_м = Н_к/v₁ + Н_к /v₂ + 2в•К_сов /360n + S/v₃, мин, (4.11)

где v₁ — скорость подъема груза, м/мин.;

v₂ — скорость опускания порожнего крюка, м/мин., v₂ = 4…6 v₁;

К_сов — коэффициент, учитывающий совмещение рабочих движений крана, принимается равным 0,75;

в — угол поворота крана до места складирования поднимаемых элементов, град;

n — скорость поворота стрелы, об. / мин.;

S — передвижение крана в среднем за один цикл, м;

v_з — скорость передвижения крана, м / мин.

Зная перечень работ используя ЕНиР определяем продолжительность ручных и механизированных операций.

Машинное время:

при монтаже балки Т_м1 =15,09/4+15,09/16+2•120•0,75/360•0,8+12/24=6,11 мин.

при монтаже плит Т_м2 =12,09/4+12,09/16+2•180•0,75/360•0,8+3/24=4,37 мин.

Время цикла:

при монтаже балки Т_ц1=6,11+83=89,11 мин.

при монтаже плит Т_ц2=4,37+21=25,34 мин.

Определяем сменную эксплуатационную производительность крана:

при монтаже балки П_э = 420•5•0,3875•0,6/89,11=5,47 т/смен.

при монтаже плит П_э = 420•7,2•0,55•0,6/25,34=39,4 т/смен.

Сменная эксплуатационная производительность крана определяется при монтаже и плит, и балок. Далее определяем усредненную эксплуатационную производительность:

П_э^ср = П_э^п•П_ф + П_э^п•П_п, т/смену, (4.12)

где Пэ^ф — сменная эксплуатационная производительность крана при монтаже балок, т/смену;

П_э^п — сменная эксплуатационная производительность крана при монтаже плит, т/смену;

П_п — отношение веса плит к общему весу элементов, монтируемых данным краном 0,35;

П_ф — отношение веса ферм к общему весу элементов, монтируемых

данным краном 0,65.

П_э^ср =5,47•0,35+39,4•0,65=27,5 т/смену.

Продолжительность монтажа балок и плит:

Т_см = V / П_э^ср, смен, (4.13)

где V — объем-работ по всем пролетам здания, т.

Т_см =244,25/27,5=8,9 смен.

В общую продолжительность монтажных работ включаем время монтажа, опробования и демонтажа крана — Т_к, что составляет около 2 смен. Тогда общая продолжительность монтажных работ составит:

Т = Т_см + Т_к, смен, (4.14)

Т =8,9+2=10,9 смен.

Расчеты для крана КС-45 729А.

Определяем сменную эксплуатационную производительность крана:

П_э = 420 Q К_г К_в/Т_ц, т/смен, (4.9)

где Q — грузоподъемность крана, т;

Т_ц — время одного цикла, мин.;

К_г — коэффициент использования крана по грузоподъемности, является отношением веса поднимаемого груза к грузоподъемности крана;

К_в — коэффициент использования крана во времени, принимается равным 0,5 — при монтаже плит, 0,6 — при монтаже ферм;

Т_ц = Т_м + Т_р, мин, (4.10)

где Т_м — машинное время, мин.;

Т_Р — время затрачиваемое на строповку, установку и расстроповку, мин.

Т_м = Н_к/v₁ + Н_к /v₂ + 2в•К_сов /360n + S/v₃, мин, (4.11)

где v₁ — скорость подъема груза, м/мин.;

v₂ — скорость опускания порожнего крюка, м/мин., v₂ = 4…6 v₁;

К_сов — коэффициент, учитывающий совмещение рабочих движений крана, принимается равным 0,75;

в — угол поворота крана до места складирования поднимаемых элементов, град;

n — скорость поворота стрелы, об. / мин.;

S — передвижение крана в среднем за один цикл, м;

v_з — скорость передвижения крана, м / мин.

Зная перечень работ используя ЕНиР определяем продолжительность ручных и механизированных операций.

Машинное время по формуле 4.11

при монтаже балки Т_м1 =15,09/10+15,09/40+2•120•0,75/360•0,8+12/24=2,78 мин.

при монтаже плит Т_м2 =12,09/10+12,09/40+2•180•0,75/360•0,8+3/24=2,23 мин.

Время цикла по формуле 4.10

при монтаже балки Т_ц1=2,78+83=85,78 мин.

при монтаже плит Т_ц2=2,23+21=23,23 мин.

Определяем сменную эксплуатационную производительность крана по формуле 4.9

при монтаже балки П_э = 420•5•0,308•0,6/85,78=4,52 т/смен.

при монтаже плит П_э = 420•7,2•0,44•0,6/23,23=34,36 т/смен.

Сменная эксплуатационная производительность крана по формуле 4.12

П_э^ср =4,52•0,35+34,36•0,65=23,9 т/смену.

Продолжительность монтажа балок и плит по формуле 4.13

Т_см =244,25/23,9=10,21 смен.

Общая продолжительность монтажных работ составит Т =10,21+2=12,21 смен.

На основании сравнения технико-экономических показателей двух кранов, был выбран кран ДЭК-631.

1 Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Технология строительства сооружений поверхности» Байкенжин М. А. — Караганда, 2010.

2 Справочник инженера-строителя /Под ред. И. А. Онуфриева. — М: Стройиздат, 1979, — 642 с.

3 Ганичев И. А. Технология строительного производства. М.: Стройиздат, 1972. -468 с.

4 Анюховский А. Н. и др. Сборник задач по технологии и организации строительного производства. М.: Стройиздат, 1976. -336 с.

5 ЕНиР сборник Е2 «Земляные работы». Выпуск 1. «Механизированные и ручные земляные работы», 1988.

6 ЕНиР. Сборник Е4. Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций. Вып. 1. Здания и промышленные сооружения