Реферат: Определение объёмов и выбор машин для производства земляных работ

Министерствообразования Российской Федерации

Кубанскийгосударственный технологический университет

Кафедратехнологии, организации, экономики строительства

и управлениянедвижимостью

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА

к курсовомупроекту на тему:

«Определениеобъёмов и выбор машин для производства земляных работ»

Выполнил:

Студент гр. 04-С-ПГ5

Максимкина А.Г.

Краснодар

2007

СОДЕРЖАНИЕ

1. Определение объемов земляных работ1.1 Определение отметок поверхностигрунта

1.2 Определениепредварительной средней планировочной отметки

1.3 Определение объёмов котлована изасыпки пазух

1.4 Определение среднейпланировочной отметки

1.5 Определение проектныхотметок

1.6 Определение положениялинии нулевых работ

1.7 Определение объемов земляных работ при планировке площадкии устройстве откосов

1.7.1 Определение объемов припланировке площадки

1.7.2 Определение объемов грунта воткосах по периметру площадки

1.7.3 Определение окончательныхобъемов по вертикальной планировке

1.8 Составление баланса земляных масс

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

2.1Определение координат ЦТ призм

2.2Определение оптимальной схемы перемещения грунта

3.Выбор машин для производства работ по вертикальной планировке

3.1Выбор типа машины комплект №1

3.2 Показатели работыкомплекта №1

3.3Расчет требуемого числа машин комплекта №1

3.4Выбор типа машины комплект №2

3.5 Показатели работыкомплекта №2

3.6Расчет требуемого числа машин комплекта №2

4. Технико-экономическоесравнение вариантов комплектов машин

5 Выбор комплекта машин дляразработки котлована

6 Расчет забоя

7Расчет количества экскаваторов для рытья котлована

8Литература

1. Определение объемовземляных работ1.1 Определение отметокповерхности грунта

Черные отметки определяютметодом линейной интерполяции. При этом зависимости объясняются подобиемтреугольников.

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

/>,

где

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

j – превышение междугоризонталями, м;

d – кратчайшее расстояниеот ближайшей к углу или дальней горизонтали до искомого угла (через угол поперпендикуляру к касательной к горизонтали), м;

l – кратчайшее расстояниемежду горизонталями, м.

1.2 Определение предварительнойсредней планировочной отметки

Средняя отметкапланировки определяется по формуле:

/>,

где   Н1, Н2, Н4– черные отметки (отметки существующей поверхности земли), принадлежащиесоответственно 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=409,81м

∑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=2047,18м

n=30,

Hср = 102,33 м.

1.3 Определение объёмовкотлована и засыпки пазух

Устанавливаем размерыкотлована

/>

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 м3

Vп = Vк – Vф =17781,33– 15840 = 1878,33 м3

1.4 Определение среднейпланировочной отметки

Средняя планировочнаяотметка площадки определяется по формуле:

/>−Δh,

где   />–         средняя отметкапланировки площадки без учета котлована, м;

/> – Δh−   поправка к планировочной отметке на объем грунта, укладываемогов планировочную насыпь при разработке котлована, м.

поправка к планировочной отметке надостижение нулевого баланса

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

/>= VФ / Fпл ,

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

Fпл –  площадь площадки науровне 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 средняяпланировочная отметка площадки равна:

/>− Δh = 102,33+0,0528−0,0694=102,32м;

1.5 Определение проектныхотметок

Отметки проектируемойповерхности земли Нк (красные отметки) можно определить способомповорота на заданный угол /> горизонтальной плоскости сотметками Н0вокруг оси поворота N-N, лежащей в этойплоскости. Ось поворота N-N перпендикулярна принятомунаправлению проектного уклона i (i=0,004) площадки, и для площадки сравномерным уклоном природного рельефа проходит через ее середину.

Красные отметки в углахразбивочной сетки определяется по формуле:

/>,

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

Н0–                  предварительнаясредняя планировочная отметка площадки, м;

i –    заданный проектный уклон площадки />;

Lj – кратчайшее расстояние от осиповорота до точки j, м.

Приведем результаты втаблице 1

Таблица 1 Проектные отметки

Номера вершин квадратов

Lj

Н0

Нкj

1 2 3 4 1 -300 102,32 101,12 2 -200 102,32 101,52 3 -100 102,32 101,92 4 102,32 102,32 5 100 102,32 102,72 6 200 102,32 103,12 7 300 102,32 103,52 8 300 102,32 103,52 9 200 102,32 103,12 10 100 102,32 102,72 11 102,32 102,32 12 -100 102,32 101,92 13 -200 102,32 101,52 14 -300 102,32 101,12 15 -300 102,32 101,12 16 -200 102,32 101,52 17 -100 102,32 101,92 18 102,32 102,32 19 100 102,32 102,72 20 200 102,32 103,12 21 300 102,32 103,52 22 300 102,32 103,52 23 200 102,32 103,12 24 100 102,32 102,72 25 102,32 102,32 26 -100 102,32 101,92 27 -200 102,32 101,52 28 -300 102,32 101,12 29 -300 102,32 101,12 30 -200 102,32 101,52 31 -100 102,32 101,92 32 102,32 102,32 33 100 102,32 102,72 34 200 102,32 103,12 35 300 102,32 103,52 36 300 102,32 103,52 37 200 102,32 103,12 38 100 102,32 102,72 39 102,32 102,32 40 -100 102,32 101,92 41 -200 102,32 101,52 42 -300 102,32 101,12

Рабочие (синие) отметки определяют как разность красных ичерных отметок:

/>,

где   hj –           рабочая отметка в точке j, м.

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

Нчj –                 черная отметка вточке j, м;

Условно рабочие отметкинасыпей записывают со знаком «+» и выемок — со знаком « – ».

Приведем результаты втаблице 2

Таблица 2. Рабочие отметки

Номера вершин квадратов

Нкj

Нчj

hj

1 2 3 4 1 101,12 100,02 +1,10 2 101,52 100,88 +0,64 3 101,92 101,65 +0,27 4 102,32 102,31 +0,01 5 102,72 103,07 -0,35 6 103,12 104,00 -0,88 7 103,52 104,84 -1,32 8 103,52 104,68 -1,16 9 103,12 103,88 -0,76 10 102,72 103,06 -0,34 11 102,32 102,33 -0,01 12 101,92 101,54 +0,38 13 101,52 100,71 +0,81 14 101,12 99,86 +1,26 15 101,12 99,74 +1,38 16 101,52 100,67 +0,85 17 101,92 101,51 +0,41 18 102,32 102,28 +0,04 19 102,72 103,00 -0,28 20 103,12 104,00 -0,88 21 103,52 104,71 -1,19 22 103,52 104,66 -1,14 23 103,12 103,78 -0,66 24 102,72 102,89 -0,17 25 102,32 102,28 +0,04 26 101,92 101,61 +0,31 27 101,52 100,78 +0,74 28 101,12 99,74 +1,38 29 101,12 99,78 +1,34 30 101,52 100,79 +0,73 31 101,92 101,27 +0,65 32 102,32 102,23 +0,09 33 102,72 102,86 -0,14 34 103,12 102,71 -0,59 35 103,52 104,53 -1,01 36 103,52 104,62 -1,10 37 103,12 103,75 -0,63 38 102,72 102,86 -0,14 39 102,32 102,09 +0,23 40 101,92 101,39 +0,53 41 101,52 100,75 +0,77 42 101,12 100,33 +0,79

1.6 Определение положениялинии нулевых работ

Положение нулевых отметокопределяют по формуле:

/>,

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

a –   длина стороны квадрата, м;

/> – левая (нижняя) рабочая отметка, м;

/> – правая (верхняя) рабочая отметка,м.

Данные к определениюлинии нулевых работ приведены в таблице 3

Таблица 3. Данные копределению линии нулевых работ

Сторона между углами квадратов Рабочие отметки, м

/>, м

Расстояние нулевой точки от узлов, м

Левая

(нижняя)

/>

Правая

(верхняя)

/>

Сумма отметок

/>

Левого (нижнего)

/>

Правого (верхнего)

/>

1 2 3 4 5 6 7 4-5 0,01 0,35 0,36 100 2,78 97,22 4-11 0,01 0,01 0,02 100 50 50 12-11 0,38 0,01 0,39 100 97,44 2,56 11-18 0,04 0,01 0,05 100 80 20 18-19 0,04 0,28 0,32 100 12,5 87,5 25-24 0,04 0,17 0,21 100 19,05 80.95 32-33 0,09 0,14 0,23 100 39,13 60,87 39-38 0,23 0,14 0,37 100 62,16 37,84

1.7 Определение объемов земляных работ при планировкеплощадки и устройстве откосов

1.7.1 Определение объемов припланировке площадки

Результаты вычисленийобъёмов грунта при планировке площадки сведем в таблицы

Таблица 4. Объемы грунтав однородных призмах

Номера элементарных площадок Рабочие отметки, м

/>

/>/>

4

Объемы фигур, м3

/>

/>

/>

/>

/>

Насыпи Выемки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 +1,10 +0,64 +1,26 +0,81 +3,81 +0,953 9530 2 +0,64 +0,27 +0,81 +0,38 +2,10 +0,525 5250 5 -0,35 -0,88 -0,34 -0,76 -2,33 -0,583 5830 6 -0,88 -1,32 -0,76 -1,16 -4,12 -1,030 10300 7 -0,76 -1,16 -0,88 -1,19 -3,39 -0,998 /> 9980 8 -0,34 -0,76 -0,28 -0,88 -2,26 -0,565 /> 5650 11 +0,81 +0,38 +0,85 +0,41 +2,45 +0,613 6130 12 +1,26 +0,81 +1,38 +0,85 +4,30 +1,075 10750 13 +1,38 +0,85 +1,38 +0,74 +4,35 +1,088 10880 14 +0,85 +0,41 +0,74 +0,31 +2,31 +0,576 5760 15 +0,41 +0,41 +0,31 +0,04 +1,17 +0,296 2960 17 -0,28 -0,88 -0,17 -0,66 -1,99 -0,498 4980 18 -0,88 -1,19 -0,66 -1,14 -3,87 -0,968 9680 19 -0,66 -1,14 -0,59 -1,01 -3,40 -0,850 8500 20 -0,17 -0,66 -0,14 -0,59 -1,56 -0,390 3900 22 +0,31 +0,04 +0,65 +0,09 +1,09 +0,273 2730 23 +0,74 +0,31 +0,73 +0,65 +2,53 +0,633 6330 24 +1,38 +0,74 +1,34 +0,73 +4,19 +1,050 10500 25 +1,34 +0,73 +0,79 +0,77 +3,63 +0,908 9080 26 +0,73 +0,65 +0,77 +0,53 +2,68 +0,670 6700 27 +0,65 +0,09 +0,53 +0,23 +1,50 +0,375 3750 29 -0,14 -0,59 -0,14 -0,63 -1,51 -0,377 3770 30 -0,59 -1,01 -0,63 -1,10 -3,33 -0,833 8300

Таблица 5. Объемы грунтав неоднородных призмах (трапециях)

Сторона № квадрата Рабочие отметки

Расстояние

до ЛНР

Средняя линия Средние рабочие отметки Объемы фигур

/>

/>

лев. прав. лев. прав. лев. прав. Насыпи Выемки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

18-19

25-24

16

0,04

0,04

0,28

0,17

12,50

19,05

87,50

80,95

15,78 84,23 0,02 0,11 31,56 926,53

24-25

32-33

21

0,04

0,09

0,17

0,14

19,05

39,13

80,95

60,87

29,09 70,91 0,03 0,08 87,27 567,28

32-33

39-38

28

0,09

0,23

0,14

0,14

39,13

62,16

60,87

37,84

50,65 49,35 0,08 0,07 405,2 345,45

Таблица 6. Объемы грунтав неоднородных призмах (треугольниках)

квадрата Фигуры Рабочие отметки

/>

/>/>

3

Sтреуг Объемы фигур Объемы общие

/>

/>

/>

Насыпи Выемки Насыпи Выемки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3

I

II

III

IV

-0,01

+0,27

+0,27

+0,27

+0,01

+0,38

-0,01

+0,28

+0,65

+0,27

-0,003

+0,09

+0,22

+0,09

64

2500

4872

2564

225

1071,8

230,76

0,192 1527,6 0,192 4

I

II

III

IV

+0.01

-0,35

-0,01

-0,34

-0,34

-0,34

+0,01

-0,69

-0,35

-0,34

+0,003

-0,23

-0,12

-0,11

69,5

4861

2500

2569,5

0,21

1118

300

282,7

0,21 1700,68 10

I

II

III

IV

-0,01

+0,38

+0,41

+0,41

+0,41

+0,04

-0,01

+0,79

+0,45

+0.41

-0,003

+0,26

+0,15

+0,14

25,6

4872

4000

1102,4

1266,7

600

154,34

0,08 2021,06 0,08 9

I

II

III

IV

+0,04

-0,01

-0,34

-0,34

-0,34

-0,28

+0,04

-0,35

-0,62

-0,34

+0,013

-0,12

-0,21

-0,11

500

1000

4375

4152

6,50

120

918,8

453,8

6,50 1492,50

1.7.2 Определение объемовгрунта в откосах по периметру площадки

Результаты вычисленийобъёмов грунта в откосах по периметру площадки

Таблица 7 Объёмы грунта воткосах по периметру площадки

Номера Рабочие отметки, м

Крутизна

откоса

1:m

Длина откоса l, м Объемы грунта в откосах, м³ Общий объем грунта в откосах, м³ призм тел откосов

/>

/>

/>

/>

/>

насыпи выемки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1

 

1 +1,26 +1,10 1:1,5 100,00 /> 104,91 /> 166,36 2 +1,10 1:1,5 /> /> 0,71 3 +1,10 +0,64 1:1,5 100,00 /> 60,74 2 1 +0,64 +0,27 1:1,5 100,00 /> 18,09 18,09 3 1 +0.27 +0,01 1:1,5 80,00 2,74 2,74 4 1 +0,01 1:1,5 2,78 0,007 0,007 1,98 2 -0,35 1:1 97,22 1,98 5 1 -0,35 -0,88 1:1 100,00 /> 22,42 22,42 6 1 -0,88 -1,32 1:1 100,00 /> 62,92 740,58 2 -1,32 1:1 0,46 3 -1,32 -1,16 1:1 100,00 77,20 7 1 -1,16 -1,19 1:1 100,00 /> 69,04 69,04 18 1 -1,19 -1,14 1:1 100,00 /> 67,89 67,89 19 1 -1,14 -1,01 1:1 100,00 /> 57,99 57,99 30 1 -1,01 -1,10 1:1 100,00 /> 55,75 95,99 2 -1,10 1:1 /> 0,32 3 -1,10 -0,63 1:1 100,00 40,17 29 1 -0,63 -0,14 1:1 31,58 10,41 10,41 28 1 -0,14 1:1 37,84 0,12 0,82 0,12 2 +0,23 1:1,5 62,16 0,82 27 1 +0,23 +0,53 1:1,5 100,00 12,52 12,52 26 1 +0,53 +0,77 1:1,5 100,00 32,77 32,77 25 1 +0,77 +0,79 1:1,5 45,63 95,68 2 +0,79 1:1,5 100,00 /> 0,37 3 +0,79 +1,34 1:1,5 100,00 /> 90,74 24 1 +1,34 +1,38 1:1,5 100,00 /> 138,75 138,75 13 1 +1,38 +1,38 1:1,5 100,00 142,83 142,83 12 1 +1,38 +1,26 1:1,5 100,00 130,95 130,95

1.7.3 Определениеокончательных объемов по вертикальной планировке

Таблица 8 Сводная таблицаобъемов грунта по вертикальной планировке

Номера призм

Геометрические объемы, м3

Общие объемы с учетом Кор=1,03, м3

в пределах элементарных площадок в откосах площадок общие насыпи выемки насыпи выемки насыпи выемки насыпи выемки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 9530 166,36 9696,36 9413,94 2 5250 18,09 5268,09 5114,65 3 1527,6 0,19 2,74 1530,34 0,19 1485,77 0,19 4 0,21 1700,68 0,007 1,98 0,21 1702,66 0,203 1702,66 5 /> 5830 22,42 5852,42 5852,42 6 /> 10300 740,58 11040,58 11040,58 7 9980 69,04 10049,04 10049,04 8 5650 5650 5650 9 6,50 1492,50 6,50 1492,50 6,31 1492,50 10 2021,06 0,08 2021,06 0,08 1962,19 0,08 11 6130 61,30 5951,46 12 10750 130,95 10880,95 10564,03 13 10880 142,83 11022,83 10701,78 14 5760 5760 5592,23 15 2960 2960 2673,79 16 31,56 926,53 31,56 926,53 30,64 926,53 17 4980 4980 4980 18 9680 67,89 9747,89 9747,89 19 8500 57,99 8557,99 8557,99 20 3900 3900 3900 21 87,27 567,28 87,27 567,28 84,73 567,28 22 2730 2730 2650,49 23 6330 6330 6145,63 24 10500 138,75 10638,75 10328,88 25 9080 95,68 9175,68 6536,67 26 6700 32,77 6732,77 3659,93 27 3750 12,52 3762,52 394,19 28 405,20 345,45 0,82 0,12 406,02 345,57 345,57 29 3770 10,41 3780,41 3780,41 30 8300 95,99 8395,99 8395,99 Итого 95170,91 76989,13 92398,94 76989,13

1.8 Составление баланса земляных масс

Балансземляных масс – соотношение объема грунта, разработанного на площадке из выемок(котлованов, траншей и др.) с потребностью в грунте для устройства насыпей натой же площадке. При составлении баланса грунта учитывают его остаточноеразрыхление.

Таблица 9 Ведомостьбаланса земляных масс

Объемы земляных работ

Геометрические

объемы, м³

Объемы грунта

с учетом Кор=1,03

насыпи выемки насыпи выемки 1.   Планировка площадки 94429,40 75922,75 91679,03 75922,75 2.   Объемы в откосах 741,51 1066,42 719,91 1066,42 3.   Объем котлована 17718,33 17718,33 4.   Засыпка пазух 1878,33 1826,26 5.   Итого 94225,20 94706,75 6.   Недостача грунта 481,25 7.   Баланс 94466,13 94466,13

Расхождение в объемах грунта (невязка)

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

Условие соблюдениянулевого баланса земляных масс в общем случае имеет вид:

/>;

где   />– суммарныегеометрические объемы выемки и насыпи на площадке, м3;

/> – коэффициент остаточногоразрыхления грунта;

/> – площадь планируемого участка;

/> – площадь котлована на уровнепланировочных отметок, не подлежащая засыпке грунтом, м2.

В нашем случае

Δh = 0,0016 м = 0,16 cм < 1 cм

Следовательно, условиенулевого баланса земляных масс соблюдено, и проектные отметки принимаются какокончательные.

2 Определение оптимальнойсхемы перемещения грунта и среднего расстояния перемещения грунтовых масс

2.1 Определение координат ЦТ призм

Таблица 10. Координатыцентров тяжести однородных призм

Номера призм

/>, м

/>, м

/>, м

/>, м 1 2 3 4 5 1 50 450 2 150 450 5 450 450 6 550 450 7 550 350 8 450 350 11 150 350 12 50 350 13 50 250 14 150 250 15 250 250 17 450 250 18 550 250 19 550 150 20 450 150 22 250 150 23 150 150 24 50 150 25 50 50 26 150 50 27 250 50 29 450 50 30 550 50

Координаты центровтяжести неоднородных призм

Таблица 11 Координатыцентров тяжести неоднородных призм

№ квадратов Шифр частей призм

Площади частей призм F, м2

Координаты центра тяжести частей призм отн X`и Y`, м Координаты центра тяжести, м

/>

/>

/>

/>

1 2 3 4 5 6 7 3

H1

H2

H3

В

9744

128

64

48,72

98,72

98,29

99,15

50

75

33,33

16,67

249,68

299,15

450,21

416,67

4

B1

B2

B3

H

9722

139

69,5

51,39

1,39

1,85

0,93

50

25

66,67

83,33

350,34

300,93

449,77

483,33

9

B1

B2

B3

H

8750

250

500

56,25

6,25

8,33

4,17

50

90

53,33

26,67

352,41

326,67

351,22

326,67

10

H1

H2

H3

В

9744

204,8

25,6

48,72

98,72

98,29

99,15

50

40

86,67

93,33

249,87

299,15

349,89

393,33

16

H1

H2

B1

B2

1250

327,5

8095

327,5

6,25

14,86

59,53

16,87

50

33,33

50

66,67

308,00 357,87 246,54 250,65 21

H1

H2

B1

B2

1905

1004

6087

1004

9,53

25,74

69,57

32,44

50

33,33

50

66,67

315,12 144,25 364,31 152,36 28

H1

H2

B1

B2

3913

1151,5

3787

1151,5

19,57

7,68

81,10

54,48

50

33,33

50

66,67

316,87 46,21 351,89 53,87

2.2 Определениеоптимальной схемы перемещения грунта. Определение среднего расстояниятранспортирования грунта

После завершения подсчетаобъемов земляных работ необходимо определить оптимальную схему распределениягрунта. Перемещение грунта из выемки в насыпь – трудоемкий процесс, поэтомунеобходимо стремиться к наименьшим затратам. Для этого необходимо решитьтранспортную задачу. Для упрощения решения задачи о распределении грунта можносоставить шахматную ведомость. При этом надо исходить из следующих рассуждений:из квадратов выемки грунт надо транспортировать (например, скреперами илибульдозерами) за линию нулевых работ сначала в дальние квадраты, чтобы нетранспортировать грунт через свеженасыпанный массив. Пути землеройных машин, повозможности, не должны пересекаться.

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

Определимсреднюю дальность перемещения грунта, исходя из оптимальной схемы перемещениягрунта, по следующей формуле:

Lcp=√ (XB-XH)2-(YB-YH)2

где XB,, XH<sub/>, YB<sub/>,YH<sub/>- координаты центров тяжестей всейвыемки и всей насыпи

XH<sub/>= 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.