Проектування земляних робіт

Проектування земляних робіт

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Кафедра технології будівельного виробництва

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту №1 з Технології будівельного виробництва

"Проектування земляних робіт"

Виконав: студент

будівельного факультету

спеціальності ЗПЦБ

курсу, 301 групи

Бовсунівський Ю. І.

Залікова книжка №07232

Керівник: Терновий В. І.

Київ КНУБА 2008

Зміст

Завдання на проектування.

Вступ.

І. Планування площадки.

.1 Характеристика об'єкту.

.2 Визначення обсягу земляних робіт.

.3 Розподіл земляних мас по площадці.

.4 Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту для двох варіантів механізації процесу.

.5 Визначення техніко-економічних показників варіантів.

.6 Визначення техніко-економічних показників проекту.

ІІ. Улаштування котловану.

.1 Характеристика об'єкту та умов виконання робіт.

.2 Визначення об'ємів робіт.

.3 Вибір способу виконання робіт і комплектів машин (у двох варіантах), а також визначення тривалості виконання робіт за варіантами через експлуатаційну продуктивність.

.4 Визначення техніко-економічних показників варіантів. Порівняння та вибір остаточного варіанту виконання робіт.

.5 Визначення техніко-економічних показників.

Перелік літератури.

Вступ

У курсовому проекті запроектовано два процеси з переробки ґрунту: планування площадки та копання котловану.

Проект представлено у вигляді технологічної карти на листі формату А1. До креслень додається пояснювальна записка, що розкриває суть та методику вирішення окремих технологічних задач, таких як: вирахування об'ємів робіт, визначення відстані переміщення ґрунту під час планування площадки, формування структури процесів та підбір машин для їх виконання, визначення тривалості технологічних процесів через експлуатаційну і нормативну продуктивність (за допомогою ЕНіР).

Результати наведено у табличній формі технологічних розрахунків. Проведено підрахування техніко-економічних показників при порівнянні варіантів механізації процесу та при підборі техніки для копання котловану та визначення кількості автотранспортних одиниць для відвезення ґрунту; формування комплекту машин для безперервної сумісної роботи.

І. Планування площадки

.1 Характеристика об'єкту

земляний ґрунт механізація машина

Згідно завданню на навчальний курсовий проект необхідно спланувати площадку розміром 240х180 м з нульовим балансом земляних мас, тобто без вводу додаткової землі чи виводу надлишку за межі площадки.

Рельєф площадки заданий горизонталями за кроком 1,0 м. Спланована площадка повинна мати проектні ухили вздовж більшої сторони і₃=0,003 та вздовж коротшої сторони і₄=0,001 (див. завдання).

Ґрунти на площадці - супіски.

1.2 Визначення обсягу земляних робіт

.2.1 Розбивка площадки на квадрати

Згідно із завданням креслимо в масштабі план ділянки. Наносимо сітку квадратів зі стороною 60 м.

Переносимо на план ділянки горизонталі зі схеми завдання. Проставляємо відмітки горизонталей, розміри площадки, відповідні нахили та інші вхідні дані.

1.2.2 Визначення чорних відміток

Чорні відмітки визначаємо за інтерполяцією двох горизонталей за формулою:

_і = m + ,

де: m - відмітка горизонталі з меншою відміткою (м);

h - різниця відміток сусідніх горизонталей (м);- відстань заміряна з плану від горизонталі з меншою

відміткою до вершини квадрата (мм);

ℓ - найкоротша відстань між двома горизонталями, що

проходять через вершину квадрата (мм).

Чорні відмітки наносимо в точках вершин квадратів справа внизу.

H₁ = 81,00; Н₆=80,00 ; Н₁₁=79,18; Н₁₆=77,85;

H₂ = 79,72; Н₇=79,00 ; Н₁₂=77,75; Н₁₇=81,00;

H₃ = 78,45; Н₈=77,45 ; Н₁₃=81,40; Н₁₈=80,00;

H₄ = 77,00; Н₉=81,50 ; Н₁₄=80,28; Н₁₉=79,00;

1.2.3 Визначення середньої відмітки рельєфу

Середню відмітку рельєфу для зменшення складності арифметичних підрахунків вирахувано з використанням перевищень чорних відміток над умовною відміткою 77,0 керуючись формулою:

= 77,0

Середнє перевищення рельєфу над абсолютною відміткою визначаємо за формулою:

 = ,

де: h^вн - перевищення чорних відміток рельєфу над відміткою 128,0 для

внутрішніх точок сітки, що розбиває площадку на квадрати;

h^кр - те ж для крайніх точок;

h^кут - те ж для кутових точок;

n - кількість квадратів.

 =  + 77,0 = 79,54

Абсолютна середня відмітка рівня рельєфу Н_сер=79,54 м.

1.2.4 Визначення проектних (червоних) відміток вершин квадратів

При визначенні проектних відміток кутів площадки враховуємо задані ухили. Обчислюємо значення проектних відміток за формулами:

 = 79,54 +  +  = 79,93;

 = 79,54 +  -  = 79,69;

 = 79,54 -  -  = 79,15;

 = 79,54 -  +  = 79,39.

У цих формулах і₁ та і₂ - ухили; Z₁ та Z₂ - розміри площадки.

Між кутовими відмітками методом інтерполяції визначаємо проектні відмітки вершин крайніх квадратів. Для цього знаходимо прирости ∆h₁ і ∆h₂ напрямку, протилежному до ухилів відповідно і₁ та і₂:

∆h₁ =  =  = 0,18 ;

∆h₂ =  =  = 0,06 ;

де: 3 і 4 - кількість квадратів між кутами А, В та В, С - відповідно.

Щоб визначити проектні відмітки кутів решти квадратів послідовно додаємо прирости ∆h₁ і ∆h₂ відповідно до напрямку сторін.

Визначені відмітки внутрішніх і зовнішніх точок наносимо праворуч, зверху біля перетину ліній, якими площадку ділять на квадрати.

1.2.5 Визначення робочих відміток

Робочі відмітки вираховують як різницю між проектними і чорними відмітками:

_р = Н_пр - Н_ч

Одержані значення h_р зі знаком "+" показують необхідність насипу, а зі знаком "-" - необхідність виїмки. Значення робочих відміток наносимо зліва, зверху біля перетину ліній, якими площадку ділять на квадрати.

.2.6 Побудова нульової лінії

На сторонах квадратів, що мають робочі відмітки різних знаків визначаємо положення нульових точок:

х = d∙ .

х_2-3 = 60∙  = 11,4 ;

х_6-7= 60∙  = 31,2;

х_10-11= 60∙  = 43,13;

х_14-15= 60∙  = 40,69;

х_18-19= 60∙  = 18,29;

Сполучивши нульові точки побудуємо нульову лінію. Це буде лінія, по якій розподіляють виїмку і насип.

1.2.7 Визначення об'єму ґрунту у квадратах

Об'єм ґрунту, що належить розробці визначають як суму об'ємів у повних і перехідних квадратах і об'ємів в укосах.

Об'єм ґрунту в межах квадратів, що мають відмітки одного знаку (робочі відмітки) визначають за формулою:

V =  (h₁ + h₂ + h₃ + h₄),

де: d - сторона квадрата (м);₁, h₂, h₃, h₄ - робочі відмітки на вершинах квадрата (м).

Об'єм ґрунту в межах перехідних квадратів:

V_н(в) = ,

де:  - сума абсолютних значень усіх робочих відміток перехідного

квадрата (м);

- сума робочих відміток насипу (при визначенні об'єму насипу) або виїмки (при визначені об'єму виїмки) (м).

Розрахунки об'ємів у квадратах заносимо в таблицю 1.1.

1.2.8 Визначення об'ємів відкосів

Сплановані площадки належать до постійних земляних споруд, тому згідно з технічними умовами приймаємо коефіцієнт відкосу m для виїмки m=1,25, а для насипу m=1,5.

Об'єм відкосів визначаємо за формулами та заносимо в таблицю 1.2.

–       для кутової чотиригранної піраміди:

V₁ =

–       для бокової піраміди:

V₂ =  ()

–       для бокової піраміди у вигляді тригранної призми:₃ =                                                  V₄ =

1.2.9 Складання загальної відомості об'ємів земляних мас під час планування площадки

Об'єм надлишкового ґрунту з урахуванням залишкового розпушення становить (з таблиці 1.3):

16950,9+ 16835,2+ 1010,11= 894,41 (м³)

Оскільки приклад розв'язується з нульовим балансом, то надлишкового об'єму (894,41 м³) не повинно залишатись. Вирахуваний надлишок розподіляємо тонким шаром по площадці у межах квадратів, від чого скоректуємо відмітку планування площадки:

79,54 +  = 79,56 (м)

Отже, надлишку не буде, якщо проектні відмітки насипу та виїмки збільшити на величину h₀:₀ = 79,54 - 79,56 = 0,02 (м)

Корегуємо об'єм виїмок та насипу для кожного квадрата: до значення об'єму насипу в квадраті додаємо добуток h₀ і площу насипу, а від значення об'єму виїмки віднімаємо відповідний добуток h₀ і площі виїмки.

Квадрат 1_н = 0;

V_в = (3240 + 1,17 +33 + 83,22) - 60∙60∙0,02 = 3285,39 (м³).

Квадрат 2

V_н = (759,6 + 10,26) + 2353,14∙0,02 = 816,92 (м³);

V_в = (192,6 + 0,064) - 1246,86∙0,02 = 217,6 (м³).

Квадрат 3_н = (4662 + 121,5+7,45+173,7) + 60∙60∙0,02 = 5036,65 (м³);

V_в =0.

Квадрат 4_н = 0;

V_в = (4014 + 104,6) - 60∙60∙0,02 = 4046,6 (м³).

Квадрат 5_н = 225 + 1353,67∙0,02 = 197,93 (м³);

V_в = 648 - 2246,33∙0,02 = 603,07 (м³).

Квадрат 6_н = (3546 + 121,68) + 60∙60∙0,02 = 3739,68 (м³);

V_в = 0.

Квадрат 7_н = 0;

V_в = (4050 + 97,44) - 60∙60∙0,02 = 4076,44 (м³).

Квадрат 8_н = 153 + 1087,05∙0,02 = 174,74 (м³);

V_в = 810 - 2512,95∙0,02 = 759,74(м³).

Квадрат 9_н = (3195 + 101,27) + 60∙60∙0,02 = 3368,27 (м³);_в = 0.

Квадрат 10_н = 0;_в = (3096 + 22,64+0,64+65,36) - 60∙60∙0,02 = 3112,64 (м³).

Квадрат 11_н = (387 +3,39)+ 1696,41∙0,02 = 424,32 (м³);_в = (378+0,24) - 1903,59∙0,02 = 340,17(м³).

Квадрат 12_н = (3348+92,76+2,01+50,78) + 60∙60∙0,02 = 3421,55 (м³);

V_в = 0.

Таблиця 1.1. Підрахунок об'ємів насипу та виїмки у квадратах

 ∙ 100% ≤ 5%;

 ∙ 100% = 0,47 < 5%;

Відносна похибка складає 0,47%.

Таблиця 1.2. Визначення об'ємів

 ∙ 100% ≤ 5%;

 ∙ 100% = 24,8 > 5%;

Відносна похибка складає 24,8%.

Таблиця 1.3. Відомість об'ємів земляних мас при плануванні площадки

 ∙ 100% ≤ 5%;

 ∙ 100% = 0,34 < 5%;

Відносна похибка складає 0,34%.

1.3 Розподіл земляних мас по площадці

Розв'язуємо задачу розподілу земляних мас графоаналітичним способом.

Оскільки площадка умовно поділена на квадрати, в кожний квадрат записуємо об'єм ґрунту для насипу та виїмки. Потім за наростаючими підсумками вертикальних колонок квадратів, зліва на право будуємо графіки зміни об'ємів окремо для насипу та виїмки. Те ж саме виконуємо для вертикальної сторони площадки підсумовуючи об'єми у горизонтальних рядках квадратів.

Для визначення середньої відстані переміщення графоаналітичним способом використовують графіки зміни об'ємів насипу та виїмок, побудовані підсумками вертикальних колонок і горизонтальних рядків квадратів.

Площі фігур між ламаними лініями об'ємів насипу та виїмки представляють собою добуток об'ємів ґрунту, який переміщують, та відповідної проекції середньої відстані переміщення ґрунту, а тому ми можемо визначити горизонтальну та вертикальну (по відношенню до площі площадки) проекцію відстані переміщення в межах площадки:

ℓ₁ = ;                ℓ₂ = ,

де: W₁, W₂ - площі фігур між ламаними лініями об'ємів насипу та виїмки.

Середню відстань переміщення, знаючи проекції, можна визначити за формулою:

α_пер =

W₁ =  +  +  = 800700;

W₂ =  +  +  +  = 432300.

ℓ₁ =  = 26,3 (м);

ℓ₂ =  = 48,7 (м).

α_пер =  = 55,58 (м)

1.4 Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту для двох варіантів механізації процесу

При відстані переміщення ґрунту 55,58 м можна використати для різання та переміщення ґрунту при плануванні площадки бульдозери або скрепери. Приймаємо для першого варіанту бульдозери, а для другого - скрепери.

Варіант 1.           Розробка ґрунту бульдозером

Оскільки у завданні не має термінів виконання робіт приймаємо бульдозер любого класу потужності.

Вибираємо бульдозер Д-384А на базі трактора ДЭТ-250 з розмірами відвала:

ширина       а = 4,5 м;

висота          H = 1,55м.

Змінна експлуатаційна продуктивність бульдозера (м² - зміна) визначається за формулою:

П_е = ,

де: с = 8год - тривалість зміни;- об’єм ґрунту у щільному тілі, зрізаного відвалом (м³);

К_з - коефіцієнт збереження ґрунту під час його переміщення;

К_ух - коефіцієнт впливу ухилу рельєфу майданчика, де працює бульдозер;

К_в - коефіцієнт використання бульдозера у часі;_ц - тривалість циклу бульдозера (с).

Об'єм ґрунту в щільному тілі, зрізаного відвалом (м³):

V = ,

де: а, Н - довжина і ширина відвалу відповідно;

φ - кут природного відкосу ґрунту;

К_р - коефіцієнт природного розпушення ґрунту.

Приймаємо К_р = 1,26.

Кут нахилу визначаємо згідно додатку методички. Для супісків (вологий грунт) приймаємо кут відкосу 30°; tg30° = 0,58. Тоді:

V =  = 7,46 (м³).

Тривалість циклу бульдозера (с):

t_ц = t_р + t_п + t_зв + t_пов,

де: t_р, t_п, t_зв, t_пов - час відповідно різання, переміщення, зворотного руху та повороту (с).

Величини t_р, t_п, t_зв обчислюємо за формулою:

t_р(п,_зв) = ,

де: 3,6 - переведення одиниць 1км/год в м/с;- довжина шляху відповідно різання, переміщення та зворотного шляху;

К_а - коефіцієнт, що враховує прискорення, уповільнення, перемикання передач, підйом і спуск відвала. Приймаємо К_а = 1,5;

V - швидкість руху, яка залежить від увімкненої на тракторі передачі (різання і переміщення ведуться на першій передачі, повернення порожняком - на третій та четвертій передач або заднім ходом).

Довжина різання при товщині стружки h = 0,3 м і клиноподібному способі різання (м):

L =  =  = 11,05 (м).

Тривалість циклу бульдозера:_ц =  +  +  = 168,1 (с).

Швидкість переміщення V_р = V_п = 2,6 км/год;_зв = 5,7 км/год,

(див. [2] додаток 5).

Ґрунт розроблюють човниковим способом без повернення бульдозера (t_пов = 0).

Для визначення середнього ухилу, з яким працює бульдозер, визначені чорні та проектні відмітки для виїмки та насипу.

Чорні відмітки                ЦВ -81,00 м;                   ЦН - 77,00 м.

Проектні відмітки        ЦВ - 79,69 м;                  ЦН - 79,15 м.

Середні відмітки          ЦВ =  = 79,00 (м);

ЦН =  = 79,56 (м).

Середній похил складає: 79,00 - 79,56 = 0,56 (м) на 55,58 м.

У відповідності до цього кут ухилу приймаємо К_ух = 1,2 .

Коефіцієнт збереження ґрунту під час транспортування:

К_з = 1 - 0,005∙Z_п = 1 - 0,005∙55,58 = 0,28.

Продуктивність бульдозера при К_в = 0,8.

П_е =  = 334,34 (м³ ∙ зміна).

Тривалість роботи бульдозера:

Т =  =  = 50,35.

Приймаємо 50 змін.

Варіант 2.           Розробка ґрунту скреперами

Для розробки ґрунту приймаємо скрепер Д-498 з тягачем Т-100МГС.

Змінна експлуатаційна продуктивність скрепера в м³ визначається за формулою:

П_е = ,

де: q - місткість ковша скрепера (м³), для ДЗ-12А q = 7,0 м³;

с = 8год - тривалість зміни;

К_в - коефіцієнт використання скрепера у часі, К_в = 0,8;_ц - тривалість циклу скрепера (с);

К₁ =  =  = 0,87,

де: К_н - коефіцієнт наповнення ковша пухким ґрунтом. Приймаємо (див. [2] додаток 8). К_н = 1,1;

К_р - коефіцієнт розпушення. К_р = 1,26.

Тривалість робочого циклу скрепера:

T_ц = t_з + t_в + t_п + t_р + t_пов,

де: t_з + t_в + t_п + t_р + t_пов - час відповідно завантаження ковша, вантажного та порожнього ходів скрепера, розвантаження скрепера та повороту (с).

Тривалість окремих елементів циклу:

t = ,

де: 3,6 - переведення одиниць 1км/год в м/с;- довжина шляху окремих елементів циклу;- швидкість руху (км/год).

При цьому вантажний хід виконують по горизонтальній та укатаній поверхні на четвертій передачі, по розпушеній поверхні з підйомом - на третій передачі, повернення порожняком - на четвертій передачі.

Тривалість вантажного та порожнього ходів розраховують маючи на увазі розгін уповільнення і перемикання передач. Для цього час окремих елементів вантажного та порожнього ходів множать на коефіцієнт К_у, який приймають за додатком 8 методички.

Довжина завантаження скрепера для клиновидної стружки, м:

L = ,

де: m - коефіцієнт призми волочіння. Для нашого випадку, згідно додатку 9

методички, приймаємо m = 0,10.

L =  = 16,85 (м).

а = 2,65 (м) - ширина захвата;= 0,30 (м) - глибина різання.

Час завантаження:

t_з =  = 33,70 (с).

Тут: К_у - відсутній;_з = 1,8 км/год.

Час вантажного ходу:_в =  = 24,82 (с),

Тут: К_у = 1,2;_в = 4,13 км/год;

h_в = 15 м (див. додаток 15 методички) - довжина шляху навантаження.

Час порожнього ходу:_п =  = 52,46 (с).

Тут: К_у = 1,4;_п = 5,34 км/год.

Час розвантаження приймаємо: t_роз = 20 (с);

Час на повороти - t_пов = 45 (с) ([2], додаток 10).

Тривалість циклу:_ц = 33,7 + 24,82 + 52,46 + 20 + 45 = 175,98 (с).

Змінна продуктивність скрепера:

П_е =  = 797,33 (м³ ∙ зміна).

Потрібна кількість змін роботи скрепера:

Т₁ =  = 21,1 (змін).

Кількість скреперів, що обслуговуються одним штовхачем:

n = ,

де:  - тривалість циклу штовхача (с),

 = t₁ + t₂ + t₃ + t₄,

t₁ - час завантаження скрепера, t₁ = 33,70 с;₂ - час повернення у вихідне положення, приймаємо t₂ = 45 с;₃ - час підходу до чергового скрепера, приймаємо t₃ = 20 с;₄ - тривалість переключення передач, зупинки перед початком поштовху, приймаємо t₄ = 15 с.

 = 33,70 + 45 + 20 + 15 = 113,7 (с);

n =  = 1,55.

Приймаємо 3 скрепери Д-498 з тягачем Т-100МГС.

Тривалість роботи скреперів:

Т₂ =  =  = 7,03 (зміни).

Приймаємо 7 змін.

За першим варіантом бульдозер Д-384А на базі трактора ДЭТ-250 виконує роботу за 50 змін. За другим варіантом три скрепери Д-498 з тягачем Т-100МГС виконують роботу за 7 змін. Для рівних умов економічного порівняння вираховуємо кількість бульдозерів Д-384А, які виконають роботу також за 7 змін. Тоді необхідна кількість бульдозерів рівна:

n =  =  = 7,14 (шт.).

Остаточно приймаємо 7 бульдозерів.

1.5 Визначення техніко-економічних показників варіантів

Оскільки при бульдозерному і скреперному варіантах попереднє розпушування, розрівнювання ґрунту на відвалі, ущільнення і остаточне планування в обох варіантах може бути виконано одними й тими ж машинами і може мати однакові техніко-економічні показники, то для вибору остаточного рішення нами вирахувано для порівняння техніко-економічні показники тільки для ведучих (основних) машин комплектів.

Основними техніко-економічними показниками прийнято вважати:

1.      Собівартість робіт;

.        Трудомісткість робіт;

.        Тривалість виконання робіт.

1.      Собівартість розробки 1м³ ґрунту визначається за формулою:

С = , ,

де: С₀ - загальна собівартість розробки ґрунту, (грн.);

Е_м = 0,15 - нормативний коефіцієнт економічної ефективності

капітальних вкладень;

С_і - балансова або інвентарно-розрахункова вартість машини (грн.);

Т_р - тривалість роботи машини протягом року (год).

Т_оі - тривалість роботи на об’єкті і-ої машини комплекту (год);

V - загальний обсяг робіт (м³).

С₀ = 1,08, (грн.),

де: С_м-г - собівартість машино-години і-ої машини комплекту (грн.);_оі - кількість машин і-ого виду, які входять до комплекту (шт.);

 - загальна заробітна плата робітників, що виконують ручні процеси (грн.);

,08 і 1,5 - коефіцієнт накладних витрат на вартість роботи машини і заробітну плату;

С_м-г = , (грн.),

де: ε - одночасні витрати на доставку, монтаж і демонтаж машин, інші роботи (грн.);

С_о1 - витрати, що включають нараховані за рік амортизаційні суми на повне відновлення і капітальний ремонт машин (грн.);

С_н - поточні експлуатаційні витрати, нараховані за одну годину зміни, і що включають в себе заробітну плату персоналу, що обслуговує машину, вартість паливно-мастильних матеріалів або електроенергії, витрати на технічне обслуговування (ТО) і поточний ремонт (ПР) та ін. (грн.).

2.      Трудомісткість розробки 1м³ ґрунту:

q = , ,

де: Q - загальні трудові витрати (люд-зміни).

3.      Тривалість роботи:

Т = ,

де: П_е - експлуатаційна продуктивність машин;

n - кількість машин.

Визначення ТЕП для варіант 1

Розробка ґрунту бульдозерами

.        Собівартість 1 маш.-год бульдозера Д-384А:

С_м-г =  +  + 5,63= 10,7 (грн.).

Собівартість виконання земляних робіт:

С₀ = 1,08∙10,7∙7∙8∙7 = 4529,95 (грн.).

Собівартість розробки 1м³ ґрунту:

С =  = 0,33 .

2.      Трудомісткість розробки 1м³ ґрунту:=  = 0,02 ,

де: 1 - один машиніст ІV розряду;

- тривалість роботи (зміни);

7 - кількість бульдозерів в ланці.

3.      Тривалість роботи:

Т = 7 змін (визначено раніше).

Визначення ТЕП для варіант 2

Розробка ґрунту скреперами

1.      Собівартість 1 маш.-год скрепера Д-498:

С_м-г =  +  + 3,44 = 5,15 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год трактора-тягача Т-100МГС:

С_м-г =  +  + 3,58= 5,11 (грн.).

Собівартість виконання земляних робіт:

С₀ = 1,08∙(5,15∙7∙8∙3 + 5,11∙7∙8∙1) = 1243,47 (грн.).

Собівартість розробки 1м³ ґрунту:

С =  = 0,08 .

2.      Трудомісткість розробки 1м³ ґрунту:=  = 0,013 ,

де: 1 - один машиніст ІV розряду;

- тривалість роботи (зміни);

- кількість скреперів в ланці.

3.      Тривалість роботи:

Т = 7 змін (визначено раніше).

Розрахунки зводимо в таблицю 1.4.

Таблиця 1.4. Техніко-економічні показники варіантів розробки ґрунту

Приймаємо комплект причіпних скреперів.

1.6 Визначення техніко-економічних показників проекту

Комплект машин для площадки визначився у такому складі:

–       три скрепери Д-498;

–       бульдозер Д-522 на базі трактора Т-180;

–       три трактор Т-100МГС;

–       шість кулачкових катків Д-130А;

–       один розпушувач ДП-15.

Показники визначаємо на основі калькуляції трудових затрат і календарного графіку.

.        Собівартість 1 маш.-год скрепера Д-498:

С_м-г =  +  + 3,44 = 5,15 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год трактора-тягача Т-100МГС:

С_м-г =  +  + 3,58= 5,04 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год трактора-тягача Т-100МГС:

С_м-г =  +  + 3,58= 6,45 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год бульдозера Д-522:

С_м-г =  +  + 3,33= 7,41 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год катка Д-130А:

С_м-г =  +  + 0,73= 2,22 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год розпушувача ДП-15:

С_м-г =  +  + 2,68= 5,65 (грн.).

Собівартість виконання земляних робіт:

С_о = 1,08 [5,15∙7∙8∙3 + 5,04∙8∙8∙1 + 6,45∙2∙8∙2 + 7,41∙3∙8∙1 + 2,22∙2∙8∙6 +

+ 5,65∙1∙8∙1] + 1,5∙13,06 = 1996,31 (грн.).

С =  = = 0,13 .

2.      Трудомісткість розробки 1м³ ґрунту:=  = 0,005 (люд.-год).

3.      Тривалість роботи:

Загальна - 10 змін;

Основного процесу - 7 змін.

ІІ. Улаштування котловану

2.1 Характеристика об’єкта та умов виконання робіт

На спланованій площадці необхідно виконати котлован розмірами в плані 80х14, проектна відмітка дна котловану 76,07. Ґрунт вивозиться на відстань 3 км по дорозі з кам’яним покриттям. На місці відвалу ґрунт розрівнюється і пошарово ущільнюється. Товщина ущільненого шару 0,2 м.

Вертикальна прив'язка будинку:

Фактичні відмітки:

Н_А = 80,90;

Н_B = 79,53;

Н_C = 79,55;

Н_D = 80,98.

Н_сер =  = 80,24.

Проектні відмітки:

 = 80,24 +  +  = 80,37;

 = 80,24 +  -  = 80,35;

 = 80,24 -  -  = 80,11;

 = 80,24 -  +  = 80,13.

Н_{1 пов}= 80,37 + 0,7 = 81,07

Проектна відмітка дна котловану 81,07 - 5,0 = 76,07.

2.2 Визначення об’ємів робіт

Для визначення об’єму ґрунту, який треба розробити, котлован на робочій схемі ділимо на окремі частини вертикальними площинами. Такі площини проводимо в кінцях котловану (перетини І-І та ІІІ-ІІІ) і в точках перетину горизонталей з повздовжньою віссю (перетин ІІ-ІІ).

Відкоси котловану, що утворюються між площинами І-І, ІV-ІV і зовнішньою частиною майданчика розбиваємо на кутові піраміди та проміжкові призми.

Робочі позначки характерних точок визначаємо як різницю між позначками горизонталей і абсолютної позначки дна котловану, що задана.

Об'єм котловану з укосами визначаємо за формулами:

V =  ∙ ℓ - об’єм між перетинами;

F_і = (B + h∙m) ∙h - площа і-ого перетину.

Об'єм торцевих фігур:

V =  ∙ В +  (h∙m)² ∙h;

F_і =  - площа і-ого перетину.

m = 0,5; 0,85 ([3] додаток 1).

Для зручності розрахунків заповнюємо таблиці 2.1, 2.2, 2.3.

Таблиця 2.1. Об'єм котловану між перетинами І-І та ІV-ІV

Таблиця 2.2. Об'єм торцевих призм

Таблиця 2.3. Об'єм кутових пірамід

Об'єм всього котловану приймаємо V_к = 7997,11 м³.

2.3 Вибір способу виконання робіт і комплектів машин (у двох варіантах), а також визначення тривалості виконання робіт за варіантами через експлуатаційну продуктивність

Варіант 1.           Розробка котловану екскаватором

За технічними характеристиками вибираємо такий екскаватор, що задовольняє висоті копання Н = 4,91 м.

Вибираємо екскаватор пряма лопата за найменшою масою та інвентарно-розрахунковою вартістю з висотою копання не менше 4,91 м. Це буде екскаватор ЕО-4111Б з прямою лопатою із зубами. Його показники:

–       найбільша висота копання Н = 7,9 м;

–       найбільший радіус копання R_max = 7,8 м;

–       найменший радіус копання на рівні стоянки R_min = 2,8 м;

–       найбільша висота вивантаження Н₁ = 5,8 м;

–       висота вивантаження при найбільшому радіусі вивантаження

Н₂ = 2,7 м;

–       найбільший радіус вивантаження R_В = 5,4 м;

–       об’єм лопати V₁ = 0,65 м³.

Копання котловану прямою лопатою ведуть при його стоянці на рівні

дна котловану і розташуванні транспортних засобів на дні котловану. Тому для вводу екскаватора в котлован, а також в'їзду і виїзду самоскидів у торці котловану (з боку найменшої робочої позначки) обладнують в'їздну траншею шириною 7 м з ухилом і = 0,1 (m' = 10).

Об'єм в’їзної траншеї:

_вт = m'∙ ,

_вт = 10∙  = 560,7 (м³),

де: m', m - коефіцієнти закладання відповідно дна і відкосів траншеї;- ширина в'їзної траншеї по дну (м);

h - глибина котловану в місті влаштування траншеї (м).

Вибираємо екскаватор ЕО-4111Б - гусеничний.

Схему проходки екскаватора вибираємо виходячи із співвідношення ширини поверху котловану і найбільшого радіусу копання екскаватора:

В = 22,28;

R = 7,8;

 =  = 2,86.

Приймаємо копання котловану розширеною лобовою проходкою з переміщенням екскаватора по зигзагу.

Визначаємо параметри екскаватора в забої:

–       максимальний радіус різання:

R_max = 0,9R = 0,9 ∙ 7,8 = 7,02 (м);

–       радіус різання на рівні стоянки R_ст = 2,8 м;

–       відстань від осі стоянки екскаватора до внутрішніх відкосів:

В₁ = R_max - h₁∙ m = 7,02 - 4,91 ∙ 0,85 = 2,85;

В₂ = R_max - h₂ ∙ m = 7,02 - 4,83 ∙ 0,85 = 2,91;

–       відстань від осі руху самоскида до нижнього краю котловану приймаємо не менше 1,5 м;

–       крок пересування екскаватора:

ℓ = R - R_ст = 7,8 - 2,8 = 5,0 (м).

Для визначення місць розміщення транспортних засобів біля екскаватора використовують графічний масштабний метод. Креслення приведені на листі А-1.

Визначаємо експлуатаційну продуктивність екскаватора за зміну, м³:

П_е = 60 ∙ с ∙ q∙ П_т ∙ К₁ ∙ К_ч,

де: с - тривалість зміни, с = 8 год;- місткість ковша, q = 0,65 м³;

П_т - технічне число циклів за хвилину, П_т = 2,44;

К₁ - коефіцієнт наповнення ковша щільним ґрунтом, К₁ =  =  = 0,87,

де: К_н - коефіцієнт наповнення ковша пухким ґрунтом К_н = 1,1;

К_п - коефіцієнт пухкості ґрунту К_п = 1,26 (визначаємо за нормативами

ЕНіР);

К_ч - коефіцієнт використання за часом К_ч = 0,69.

Тоді:

П_е = 60 ∙ 8 ∙ 0,65∙ 2,44 ∙ 0,87 ∙ 0,69 = 457 (м³-зміна).

Продуктивність екскаватора за зміну при розробці в'їзної траншеї у зв’язку з малими робочими відмітками приймаємо 0,5П_е або

,5∙457 = 228,5 (м³-зміна).

Об'єм розробки ґрунту екскаватором з урахуванням недобору ґрунту 0,10м без об’єму в'їзної траншеї:

V₁ = V_к - (L_к∙15)∙0,1,

V₁ = 7997,11 - (80∙14) ∙0,1 = 7885,11 (м³).

Тривалість роботи екскаватора:

Т =  + ,

Т =  +  = 19,71 (змін).

Приймаємо 20 змін.

Для вивозу ґрунту вибираємо самоскид МАЗ-503Б вантажопідйомністю 7 т. Місткість кузова самоскида в м³ ґрунту в щільному стані при середній щільності суглинку γ = 1,7 т/м³.

Р =  = 4,12 (м³).

Кількість ковшів завантажених в кузов самоскида визначаємо за формулою:

М =  =  = 7,29 (шт.).

Приймаємо 7 ковшів.

Тривалість завантаження однієї машини:

t_н =  =  = 3,32 (хв.),

де: К_т = 0,9 - коефіцієнт впливу транспорту.

Кількість самоскидів:

N =  = ,

де: t_ц - тривалість роботи самоскида за цикл (хв.);

z - дальність перевезення ґрунту, z = 3км;_с - середня швидкість руху самоскида V_с = 30 км/год;_р.м - тривалість розвантаження з маневруванням t_р.м = 1,8.

N =  = 5,16.

Приймаємо N = 5 машин.

Для розрівнювання ґрунту на відвалі і пошарової укатки підберемо бульдозер і трактор з катками.

З умови комплексної механізації продуктивність цих машин повинна бути рівною або трохи вищою від продуктивності ведучої машини (екскаватора) при такій самій тривалості виконання робіт. Тобто, тривалість розрівнювання ґрунту бульдозером на місці відвалу становить 20 змін.

При об’ємі ґрунту:=  +  = 8445,81 (м³);

П =  =  = 422,3 (м³-зміна).

Тоді норма виробітку бульдозера за годину:

Н_вир =  =  = 52,79 (м³-година),

де: с = 8 годин - тривалість зміни.

Звідси норма часу на 100 м³ ґрунту становить:

Н_часу = 100 ∙  = 1,89 (маш.- змін).

Приймаємо бульдозер Д-444А на базі трактора ДТ-54А, для якого норма часу на 100 м³ ґрунту Н_часу = 1,75 (маш.-год).

При об’ємі ґрунту V =  м³ і тривалості укатки Т = 20 змін при шести проходках по одному сліду і товщині ущільненого шару 0,2 м продуктивність роботи трактора з катками повинна бути:

П =  ∙  =  = 2111,45 (м³- зміна).

Норма часу при шести проходках по одному сліду на 1000 м²:

Н_часу =  =  = 0,63 (маш.-год).

Приймаємо пневматичний причіпний каток Д-130А масою 5т у зчепленні з трактором Т-100М.

Варіант 2.           Розробка котловану самохідними скреперами

У процесі розробки котловану утворюються в'їзд і виїзд, об’єми яких визначаються за формулою:

= m₁∙  - V_тор,

де: m₁ - коефіцієнт закладання дна виїзду-в'їзду;

А - ширина виїзду-в'їзду (м);- коефіцієнт закладання відкосів;_тор - об’єм торцевих фігур котловану (таблиця 2.2).

Об'єм виїзду-в'їзду при m₁ = 4:

V₁ = 4∙  - 141,12 = 653,85 (м³).

Об'єм виїзду-в'їзду при m₁ = 10:₂ = 10∙  - 71,68 = 840,82 (м³).

Всього: V = V₁ + V₂ = 653,85 + 840,82 = 1494,67 (м³).

Визначаємо експлуатаційну продуктивність самохідного скрепера за зміну (м³):

П_е =  ∙ с ∙ q∙ К₁ ∙ К_ч ∙ К_в,

де: с - тривалість зміни, с = 8 год;

t_ц - тривалість циклу (с),

t_ц = t_з + t_в + t_п + t_р + t_пов,

де: t_з, t_в, t_п, t_р, t_пов - тривалість відповідно навантаження ковша, навантаженого і порожнього ходу скрепера, розвантаження, час на повороти.

t_з = ,

де: L₃ - довжина навантаження скрепера (м).

При клиновидному різанні:

L₃ =

Для скрепера Д-392 маємо:= 15 м³;= 2,96 м;= 0,35 м;

К₁ = 0,87 (прийнято раніше);= 0,11 - коефіцієнт призми волочіння для суглинку при об’ємі ковша 8 м³;

V_з = 2 км/год - швидкість руху при завантаженні.

Тоді:₃ =  = 14,91 (м).

t_з =  = 26,84 (с).

Тривалість вантажного і порожнього ходів:

t_в + t_п =  ∙ 2 = 720 (с),

де: V = 30 км/год - середня швидкість скрепера по дорозі зі кам’яним покриттям.

Приймаємо тривалість вивантаження t_р = 25 с, час на повороти_пов = 25 с. Тоді тривалість циклу:

t_ц = 26,84 + 720 + 25 + 25 =796,84 (с).

Продуктивність самохідного скрепера за зміну при значенні коефіцієнта впливу глибини виїмки К_в = 0,97 і значенні коефіцієнта використання у часі К_ч = 0,8:

П_е =  ∙ 8 ∙ 15∙ 0,87 ∙ 0,8 ∙ 0,97 = 366,01 (м³).

Тривалість роботи скрепера при об’ємі ґрунту:

V = V_к + V₁ + V₂ = 7997,11 + 653,85 + 840,82 = 9491,78 (м³);

Т =  =  = 25,9 (змін).

Приймаємо 26 зміни.

Для рівних умов економічного порівняння приймаємо тривалість виконання робіт самохідними скреперами 26 змін. Тоді необхідна кількість скреперів:=  = 2 (шт.).

Остаточно приймаємо 2 скрепера Д-392 і один трактор-штовхач Т-180.

2.4 Визначення техніко-економічних показників варіантів. Порівняння та вибір остаточного варіанту виконання робіт

Техніко-економічні показники визначаємо за такими ж самими формулами, що й в частині 1 (планування площадки).

Варіант 1.           Розробка котловану екскаватором ЕО-4111Б,

обладнаним прямою лопатою

1.      Собівартість 1 маш.-год екскаватора ЕО-4111Б:

С_м-г =  +  + 3,27 = 4,52 (грн.).

Кількість рейсів самоскида МАЗ-503Б за годину:_ц =  ∙ 0,69 = 2,42 (циклу).

Собівартість 1 маш.-год самоскида:

С_м-г = 3,70 + 0,144 ∙2∙3∙2,42 = 5,79 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год бульдозера Д-444А на базі трактора ДТ-54А:

С_м-г =  +  + 2,06 = 2,94 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год трактора-тягача Т-100МГС:

С_м-г =  +  + 3,58= 4,76 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год катка Д-130А:

С_м-г =  +  + 0,73= 0,74 (грн.).

Собівартість влаштування котловану:

С₀ = 1,08 ∙(4,52 ∙1 + 5,79∙5 + 2,94∙1 + 4,76∙1 + 0,74∙2)∙20∙8 = 7369,92 (грн.).

Тоді питома собівартість розробки 1м³ ґрунту:

С =  = 0,97 .

(інвентарно-розрахункова вартість трактора прийнята стосовно бульдозера з однаковим базовим трактором).

2.      Трудомісткість розробки 1м³ ґрунту:=  = 0,13 (люд.-год).

3.      Тривалість роботи:

Т = 20 змін.

Варіант 2.           Розробка котловану самохідним скрепером Д-392

1.      Собівартість 1 маш.-год скрепера Д-392:

С_м-г =  +  + 9,21 = 17,26 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год трактора Т-180:

С_м-г =  +  + 4,67 = 7,32 (грн.).

Собівартість влаштування котловану:

С₀ = 1,08 ∙(17,26∙1 + 7,32∙1)∙20∙8 = 4247,42 (грн.).

Тоді питома собівартість розробки 1м³ ґрунту:

С =  = 0,57 .

2.      Трудомісткість розробки 1м³ ґрунту:=  = 0,04 (люд.-год).

.        Тривалість роботи:

Т = 20 змін.

Для порівняння техніко-економічних показників заповнюємо таблицю 2.4.

Таблиця 2.4. Техніко-економічні показники варіантів розробки ґрунту

З аналізу показників виходить, що економнішим є копання самохідним скрепером. В учбових цілях приймаємо влаштування котловану одноківшовим екскаватором.

2.5 Визначення техніко-економічних показників проекту

Комплект машин для котловану визначився у такому складі:

–       екскаватор ЕО-4111Б;

–       автосамоскиди МАЗ-503Б;

–       бульдозер Д-444А на базі трактора ДТ-54А;

–       трактор Т-100МГС;

–       два кулачкових катка Д-130А.

Показники визначаємо на основі калькуляції трудових затрат і календарного графіку.

1.      Собівартість 1 маш.-год екскаватора ЕО-4111Б:

С_м-г =  +  + 3,27 = 4,52 (грн.).

Кількість рейсів самоскида МАЗ-503Б за годину:_ц =  ∙ 0,69 = 2,42 (циклу).

Собівартість 1 маш.-год самоскида:

С_м-г =  +  + 3,70 = 4,36 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год бульдозера Д-444А на базі трактора ДТ-54А:

С_м-г =  +  + 2,06 = 3,64 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год трактора-тягача Т-100МГС:

С_м-г =  +  + 3,58= 8,32 (грн.).

Собівартість 1 маш.-год катка Д-130А:

С_м-г =  +  + 0,73= 3,70 (грн.).

Собівартість влаштування котловану:

С_о = 1,08 [4,52∙20∙8∙1 + 4,36∙20∙8∙5 + 3,64∙3,5∙8∙1 + 8,32∙1∙8∙1 + 3,7∙1∙8∙2] + 1,5∙0,81 = 5824,7 (грн.).

Тоді питома собівартість розробки 1м³ ґрунту:

С =  = 0,78 .

(інвентарно-розрахункова вартість трактора прийнята стосовно бульдозера з однаковим базовим трактором).

.        Трудомісткість розробки 1м³ ґрунту:=  = 0,016 (люд.-год).

.        Тривалість роботи:

Загальна - 26 змін;

Основного процесу - 20 змін.

Перелік літератури

1.      Методичні вказівки до курсової роботи "Виконання земляних робіт", частина 1. - К.: КДТУБА / Г. М. Батура, П. П. Іваненко, 1994. - 78с.

.        Будова котловану: Методичні вказівки до курсової роботи "Виконання земляних робіт", частина 2. - К.: КДТУБА / Г. М. Батура, П. П. Іваненко, 1994. - 56с.

.        ЕНиР. Единичные нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы.

Сборник 2. Земляные работы. Выпуск 1. Маханизированые и ручные земляные работы. - М.: 1988. - 224с.

.        Комплексная механизация земляных работ / А. П. Дегтярев, А. К. Рейш, С. И. Руденский. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987. - 335с.

5.      Земляные работы / А. К. Рейш, А. В. Куртинов, А. П. Дегтярев и др.; Под ред. А. К. Рейша. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1984. - 320с.

6.      Машины для земляных работ / А. К. Рейш, С. М. Борисов, Б. Ф. Бандаков; Под ред. С. П. Епифанова и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Стройиздат, 1981. - 352с.

7.      Руководство по производству земляных работ скреперами. - М.: Стройиздат, 1976. - 93с.

8.      Карты трудовых процессов строительного производства: устройство земляного полотна дорожно-строительными машинами / И.М.Кравченко, И. Б. Керч, Н. А. Любченко. - К.: Будівельник, 1981 - 68с.