Politechnika Opolska

Wydział Budownictwa

ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z TECHNOLOGII ROBÓT BUDOWLANYCH

Wykonali

Sprawdził:

Sofiński Przemysław mgr Andrzej Słodziński

Łukasz Skowronek

1.Opis techniczny – charakterystyka budowli ziemnej oraz warunki jej realizacji

1.1 Przedmiot opracowania

Celem opracowania jest projekt wykonania robót ziemnych (zdjęcie warstwy humusu, niwelacja terenu, budowa drogi dojazdowej do działki wykopy pod fundamenty i wywóz mas ziemnych) i obliczeń. Podstawą opracowania jest warstwicowy plan sytuacyjny, wykonany w skali 1:1000. Warstwice są naniesione co 1m. Projektowany poziom niwelety wynosi 200 m n.p.m. Projektowany teren jest prostokątem o bokach 200×200m. Obszar ten jest podzielony na 16 mniejszych kwadratów o bokach 50×50m. Granice obszaru zostały naniesione na planie sytuacyjnym. W opracowaniu nie uwzględniono obliczeń mas ziemnych skarp wykopów i nasypów.

1.2.Wstępne zadania projektowe:
czas pracy ustalono na podstawie sprzętu, na który skłąda się:
-Spycharka CAT D6T sztuk: 1

-Koparka CAT 324DLN sztuk: 1
-Samochód VOLVO A30E sztuk: 3

warstwa humusu) zostanie usunięta z działki budowlanej i przewieziona na sąsiednią działkę przed rozpoczęciem robót budowlanych
Objetość humusu: 8000m³ głębokość: 20cm

-klasa gruntu II: piasek gliniasty,piasek wilgotny

-czas pracy: całościowy

-ilość robót ziemnych wyznaczona metodą kwadratów:
-wykopy: 25752 m³ nasypy: 22215m³

-z placu budowy należy wywieżć: 5678m³

1.3.Wykonanie robót ziemnych

-roboty przygotowawcze:

-ogrodzenie terenu budowy ,zabezpieczenie sprzętu
-ustawienie tablicy informacyjnej

-wykonanie zaplecza administracyjno-socjalne

-wytyczenie terenu pod roboty ziemne

-niwelacja terenu:

-teren niwelety zostanie zgarnięty do odległości 65m za pomocą spycharek,a powyżej 65m masy ziemne zostaną załadowane przez koparki i wywiezione za pomocą samochodów.

-wykonanie wykopu o wymiarach : 65,0×15,0×(-2,0m) i transport wykopanego gruntuo objętości:   1950 m³

-wykonanie drogi dojazdowej do działki o długości 320m .Droga zostanie wykonana z nadwyżki gruntu powstałej w wyniku niwelacji terenu. Objętość gruntu niezbędna do budowy drogi 969 m³

Nadwyżka gruntu zostanie wywieziona na odległość 2km do sąsiedniej działki.

-założony czas pracy:

-Roboty ziemne prowadzone będą w 8-godzinnym trybie pracy

-Czas wykonania prac to 4 tygodnie i 1 dzień

-Spycharki CAT D6T 10dni

- Koparki CAT 324DLN 6dni

- Samochody VOLVO A30E 8dni

1.4 Wyniki badań geologicznych

Przekrój geologiczny jest to dwuwymiarowy model odwzorowujący budowę wgłębna w płaszczyźnie pionowej, skonstruowany na podstawie interpretacji wyników wierceń, badań geofizycznych i czasami powierzchniowych badań geologicznych.

Poniższy projekt zawiera następujące etapy wykonywania poszczególnych robót :

1. Roboty przygotowawcze do robót ziemnych.

2. Zdjęcie humusu.

3. Niwelacja terenu.

4. Wykopy fundamentowe.

5. Wykonanie drogi dojazdowej do działki.

6. Wywóz mas ziemnych.

7. Zakończenie robót – porządkowanie placu budowy.

2. Obliczenie ilości robót ziemnych

2.1. Obliczenie wysokości wierzchołków kwadratów

Oznaczenie kwadrata	Wysokość uśredniona H [m]	Wysokość względem niwelety h = 100 [m]
		+
1	202,6	2,6
2	201,6	1,6
3	200,8	0,8
4	200,5	0,5
5	201,8	1,8
6	200,9	0,9
7	200,4	0,4
8	199,8	-------
9	201,2	1,2
10	200,5	0,5
11	199,7	---------------
12	198,5	------------------
13	200,7	0,7
14	200,7	0,7
15	198,7	------------------
16	197,8	------------------

Tabela nr 1. Wysokość siatki kwadratów względem niwelety

2.2. Wykonanie obliczeń objętości mas ziemnych w poszczególnych kwadratach.

2.2.1. Obliczenia dla kwadratów, w których zostanie wykonany wykop.

a = 50 m

H_po = 200,00 m

Kwadrat nr I

Kwadrat nr II

Kwadrat nr III

Kwadrat nr V

Kwadrat nr VI

Kwadrat nr IX

Kwadrat nr XIII

2.2.2. Obliczenia dla kwadratów, w których zostanie wykonany nasyp.

a = 50m

H_po = 200,00 m

Kwadrat nr XII

Kwadrat nr XV

Kwadrat nr XVI

2.2.3. Obliczenia dla kwadratów półpełnych (mieszanych), w których zostanie wykonany wykop oraz nasyp.

a = 50 m

H_po = 100,00 m

Kwadrat nr XIV

Kwadrat nr IV

Kwadrat nr XI

Kwadrat nr X

Kwadrat nr VIII

Kwadrat nr VII

2.4. Sporządzenie bilansu robót niwelacyjnych oraz rozdziału mas ziemnych

Tabela nr 2. Tabela bilansu mas

Nr kwadratu	Wykop [m^3]	Nasyp [m^3]
I	6437,5	------------------
II	3936	------------------
III	2062	-----------------
IV	510	202
V	4436	-------------------
VI	2250	-----------------
VII	424	245
VIII	------------------	1642
IX	3000	------------------
X	730	100
XI	-----------	1204
XII	------------------	3812
XIII	1812,5	------------------
XIV	148	758
XV	------------------	8688
XVI	------------------	5562
∑	25752	22215

2.5. Zdjęcie humusu.

Humus został uprzednio usunięty i obliczenia zostały wykonywane dla gruntu bez warstwy humusu.

- wysokość warstwy humusu 20cm,

2.6.Wykonanie drogi dojazdowej.

• 1-1

F₁ = 0m²

• 2-2

F₂ = (a + b)h/2 = (6 + 8) • 2,5/2 = 17,5m²

• 3-3

F₃ = 0m²

• 4-4

F₄ = (a + b)h/2 = (6 + 7) • 1/2 = 6,5m²

• 5-5

F₅ = 0m²

objętość mas ziemnych:

$$V_{1 - 2} = \frac{F_{1} + F_{2}}{2}l_{1 - 2} = \frac{0 + 17,5}{2} \bullet 115 = 1006m^{3}$$

$$V_{2 - 3} = \frac{F_{2} + F_{3}}{2}l_{2 - 3} = \frac{17,5 + 0}{2} \bullet 52,5 = 460m^{3}$$

$$V_{3 - 4} = \frac{F_{3} + F_{4}}{2}l_{3 - 4} = \frac{0 + 6,5}{2} \bullet 27,5 = - 90m^{3}$$

$$V_{4 - 5} = \frac{F_{4} + F_{45}}{2}l_{4 - 5} = \frac{6,5 + 0}{2} \bullet 125 = - 407m^{3}$$

V = V_1 − 2 + V_2 − 3 − V_3 − 4 − V_4 − 5 = 1006 + 460 − 90 − 407 = 969m³

Droga dojazdową na teren budowy zostanie wykonana z gruntu pozostałego po niwelacji terenu .Droga ma szerokość 6 m, a jej długość wynosi 320m.

Przybliżona masa gruntu przeznaczona na budowę wynosi (969) m³.

2.8. Obliczenie objętości wykopu ze wzoru Simpsona (z uwzględnieniem pochylenia skarp)

Ze względu na możliwości techniczne wykonania robót stosuje się podział gruntów na kategorie uwzględniające stopień trudności odspojenia i wydobycia urobku. Według „Poradnika majstra budowlanego” (tab. 6-1) do kategorii II zalicza się m.in. piasek wilgotny, piasek gliniasty, pył i less wilgotne – twardoplastyczne i plastyczne, żwir.

Według „Poradnika majstra budowlanego” (tab. 6-10) dla gruntu kategorii II nachylenie skarpy należy przyjąć w stosunku 1:1,25. Wykop będzie wykonany do głębokości 2,0 m poniżej projektowanej niwelety. Ostatnie powyżej projektowanej głębokości wykopu należy wybrać ręcznie, aby nie spowodować nieumyślnego spulchnienia gruntu przez osprzęt maszyn. Szerokość wykopu należy zwiększyć o 2,5m w każdą stronę. Rzut projektowanych fundamentów budynku przedstawiono na rysunku2 .

Wykop ma wymiary:

• - długość - 65 m,

• - szerokość – 15 m,

• - głębokość – 2,0 m.

objętość pryzmy:

$$V = \frac{h}{6} \bullet \left\lbrack a_{1}b_{1} + a_{2}b_{2} + \left( a_{1} + a_{2} \right)\left( b_{1} + b_{2} \right) \right\rbrack\mathbf{=}\frac{2}{6} \bullet \left\lbrack 69 \bullet 19 + 65 \bullet 15 + \left( 69 + 65 \right)\left( 19 + 15 \right) \right\rbrack = 2280,67 \cong 2281\text{\ m}^{3}$$

objętość ziemi pozostałej po wybudowaniu budynku:

V = h • [a₂b₂] = 2 • [65•15] = 1950 m³

objętość ziemi którą należy pozostawić do obsypania z zewnątrz fundamentów:

V = 2281 − 1950 = 331 m³ - składowane na 5 kwadracie .

2.9. Tabela rozdziału mas ziemnych

Wykop Nasyp	I	II	III	IV	V	VI	VII	IX	X	XIII	XIV	Ogółem nasypów [m^3]
IV				202 25								202
VII							245 25					245
VIII				308 50			181 50					489
X									100 25			100
XI						1061 65			145 25			1206
XII					3607 163	214 120						3812
XIV								610 65			148 25	758
XV	6437 194	2251 163										8688
XVI		1685 180	2062 163		1815 163							5562
ODWÓZ						1950		2400	485	1812		6647
Ogółem wykopów [m^3]	6437	3936	2062	510	5422	3225	426	3010	730	1812	148

3.0. Analiza danych technicznych niektórych typów spycharek do zdjęcia humusu.

Czynnik roboczy	CAT D6T	CAT D6N	CAT D7E
Moc silnika [kW]	138	111,8	175
Szerokość lemiesza [mm]	3272	3272	4272
Maks. gr. skrawania [mm]	500	500	648
Masa spycharki [t]	18,4/23,1	16,7/18,0	26,7/28,5
Prędkość jazdy [km/h]	14,55	11,6	16,4
1,5 bieg	3,75	3,1	4,05
2 bieg	5,15	4,6	6,24
3 bieg	8,53	7,5	10,26
3,5 bieg	11,44	10,0	13,23

Po przeanalizowaniu danych technicznych spycharki, objętości robót ziemnych a także dostępność na rynku wybrano spycharkę: CAT D6T , ponieważ jej parametry techniczne,powszechna dostępność oraz wysoka wydajnośc w robotach ziemnych są odpowiednie do ilości robót ziemnych które będą wykonywane na placu budowy.

- obliczanie wydajności eksploatacyjnej spycharki

gdzie:

ξ − wyznacznik czasowy [ s ]

q – pojemność naczynia roboczego [ m³ ]

t_c – czas cyklu pracy spycharki [ s ]

- wyznaczenie pojemności lemiesza spycharki

gdzie:

l – długość lemiesza: 3,72m

h – wysokość lemiesza: 1,62m

ϕ − kąt stoku naturalnego: 33°

µ − współczynnik utraty urobku ( µ=1 )

- wyznaczenie czasu cyklu pracy spycharki

gdzie:

l_s – droga skrawania :

v_s – prędkość skrawania : v_s = 3,75 km/m = 1,04 m/s

l_p – droga przemieszczania urobku : l_p = 50m

v_p – prędkość przemieszczania z urobkiem : v_p = 1,04 m/s

v_pw – prędkość powrotna : v_pw = 14,55 km/h = 4,04 m/s

t_m = 75s

- wyznaczenie współczynników dla 2 kategorii gruntu

S_s – współczynnik spoistości gruntu S_s = 0,83

S_n – współczynnik napełnienia lemiesza S_n = 0,90

S_w – współczynnik wykorzystania czasu pracy S_w= 0,60

- czas pracy spycharki

Przyjęto 1 spycharkę pracującą w cyklu 2 x 8,0 h/dzień.

Przyjęto 6 dni pracy.

- wniosek:

Zdjęcie humusu będzie trwało 6 dni. Pracę wykona jedna spycharka, pracująca w trybie dwóch zmian 8 godzinnych.

3.2. Niwelacja terenu

Zaprojektowano niwelację terenu do poziomu 200 m. Do niwelacji na odległości 65 m użyto tej samej spycharki, która była używana do zdjęcia humusu : CAT D6T

3.2.1. Wyznaczenie pojemności lemiesza spycharki

- obliczanie wydajności eksploatacyjnej spycharki

gdzie:

ξ − wyznacznik czasowy [ s ]

q – pojemność naczynia roboczego [ m³ ]

t_c – czas cyklu pracy spycharki [ s ]

gdzie:

l – długość lemiesza: 3,72m

h – wysokość lemiesza: 1,62m

ϕ − kąt stoku naturalnego: 24°

µ − współczynnik utraty urobku ( µ=1 )

- wyznaczenie czasu cyklu pracy spycharki

gdzie:

l_s – droga skrawania :

v_s – prędkość skrawania : v_s = 3,75 km/h = 1,04 m/s

l_p – droga przemieszczania urobku : l_p = 65m

v_p – prędkość przemieszczania z urobkiem : v_p = 1,04 m/s

v_pw – prędkość powrotna : v_pw = 14,55 km/h = 4,04 m/s

t_m = 75s

- wyznaczenie współczynników dla 2 kategorii gruntu

S_s – współczynnik spoistości gruntu S_s = 0,83

S_n – współczynnik napełnienia lemiesza S_n = 0,90

S_w – współczynnik wykorzystania czasu pracy S_w= 0,60

- czas pracy spycharki

Przyjęto jedną spycharkę pracującą w cyklu 8,0 h/dzień.

Przyjęto 4 dni pracy.

- wniosek:

Niwelacja terenu spycharka będzie trwała 4 dni. Pracę wykona jedna spycharka, pracująca w trybie 8 godzin na dobe.

3.2.2. Analiza danych technicznych niektórych typów koparek do wykonania niwelacji terenu powyżej 65m:

Czynnik roboczy	CAT 320D L	CAT 324DLN	CAT 325 DLN
Prędkość jazdy [km/h]	5,5	5,3	5,3
Rodzaj podwozia	gąsienicowe	gąsienicowe	gąsienicowe
Moc silnika [kW]	103	124	140
Pojemność łyżki [m^3]	1,2	1,4	1,9
Masa [t]	21,9	27,1	31,4
Maks. głęb. kopania [m]	6,02	6,74	7,39

Po przeanalizowaniu danych wybrano koparkę gąsienicową typu CAT 324 DLN

(osprzęt podsiębierny), ponieważ jej pojemność łyżki i niezawodność dobrze sprawdzi się na naszym placu budowy.

obliczanie wydajności eksploatacyjnej koparki:

gdzie:

q – pojemność geometryczna naczynia roboczego : q = 1,4m³

n – liczba cykli roboczych na minutę : n = 3

t – czas jednego cyklu roboczego : t = 20s

- wartości współczynników:

S_s – współczynnik spoistości gruntu S_s = 0,83

S_n – współczynnik napełnienia lemiesza S_n = 0,90

S_w – współczynnik wykorzystania czasu pracy S_w= 0,60

- obliczanie średniego czasu pracy koparki przy wykonaniu niwelacji:

Przyjęto jedną koparkę pracującą w cyklu 16,0 h/dzień.

Przyjęto 10 dni pracy.

- wniosek:

Niwelacja terenu koparkami będzie trwała 10 dni. Pracę wykona jedną koparkę, pracująca w trybie 16 godzin na dobę, w trybie 2 zmianowym.

3.3. Analiza danych technicznych niektórych typów samochodów:

Nazwa i typ pojazdu	Masa pojazdu [t]	Pojemność skrzyni [m^3]	Ładowność [t]	Moc silnika [kW]
VOLVO A25E 4x4	19,5	13,0	24,0	223
VOLVO 35E	28,1	20,5	33,5	309
VOLVO A30E	23,1	17,5	28,0	251
VOLVO A25E	21,6	15,0	24,0	223

Po przeanalizowaniu danych wybrano samochód marki VOLVO A30E, ponieważ jego ładowność zapełni około 10 łyżek koparki, co jest wynikiem bardzo ekonomicznym i przemyślanym.

- wyznaczenie liczby środków transportu:

Czas trwania „t” cyklu roboczego:

gdzie:

t_z – czas załadunku [s]

t_k – czas cyklu pracy koparki : t_k = 20s

n – ilość pełnych łyżek koparki jakie mieszczą się w skrzyni samochodu

gdzie:

m – ładowność środka transportu : m = 28t

q – pojemność naczynia roboczego : q= 1,4m³

ξ − gęstość objętości gruntu : ξ = 2,0t/m³

Czas jazdy z urobkiem

gdzie:

l – droga transportu urobku : l = 200 m

v_p – prędkość jazdy : v_p = 54km/h = 15,0m/s

Czas jazdy powrotnej

gdzie:

l – droga powrotna : l =200m

v_pw – prędkość jazdy powrotnej : v_pw =60km/h =16,7m/s

Czas wyładunku

przyjęto 30[s]

- czas trwania cyklu roboczego:

- wyznaczenie liczby środków transportu:

Wartość powyższą należy zwiększyć od 5 ÷ 10% , ze względu na przeszkody losowe. Przyjęto zwiększenie o 10%, zatem:

Przyjęto 2 samochody typu VOLVO A30E na jedną pracującą koparkę.

3.4. Odwóż mas ziemnych

Ilość mas ziemnych do przywozu wynosi :

Ziemię należy wywieźć z wyznaczonego miejsca na planie sytuacyjnym. Do wywozu ziemi użyto tych samych samochodów, które wywoziły ziemię z wykopów.

Czas trwania cyklu roboczego:

oraz

Czas jazdy z urobkiem

gdzie:

l – droga transportu urobku : l = 2000m

v_p – prędkość jazdy : v_p = 54 km/h = 15 m/s

Czas jazdy powrotnej

gdzie:

l – droga powrotna : l =2000m

v_pw – prędkość jazdy powrotnej : v_pw =60km/h =16,7m/s

- czas trwania cyklu roboczego:

- wyznaczenie liczby środków transportu:

Do wywozy nadwyżki gruntu przyjęto 3 samochody VOLVO A30E przypadające na jedną koparkę.

3.5. Harmonogram wykonania robót ziemnych

Lp.	Rodzaj pracy	Objętość robót [m^3]	Rodzaj maszyn	Ilość maszyn	Ilość pracowników	Ilość dni roboczych
1.	Zdjęcie humusu	8000	Spycharki CAT D6T	1	2	6
2.	Niwelacja terenu Do 65m	3382	Spycharki CAT D6T	1	1	4
3	Niwelacja terenu powyżej 65m	17252	Koparki CAT 324 DLN Samochody VOLVO A30E	1 2	2 4	10
4.	Wykop pod fundamenty z jednoczesnym wywiezieniem nadwyżki ziemi	2888,7	Koparki CAT 324 DLN Samochody VOLVO A30E	1 2	6	2
5.	Wykonanie drogi dojazdowej do działki	969,0	Koparki CAT 324 DLN Samochody VOLVO A30E	1 2	1 2	2
6.	Odwóz mas ziemnych	5678	Koparki CAT 324 DLN Samochody VOLVO A30E	1 3	1 3	4

4.0. Deskowanie.

Ściany fundamentowe budynku w kształcie dwóch kwadratów o wymiarach:

• długość 30m,

• szerokość 14m,

• wysokość 2.75m

Do wykonania ścian fundamentowych, użyto deskowania systemu PERI DOMINO. System ten został wybrany ponieważ jest on dedykowany budownictwu mieszkaniowemu, a także dla tego iż wymiary szalunków mają wysokość naszej ściany fundamentowej (2,75m). Poniżej zostały zaprezentowane przykłady rozwiązań łącze

Elementy skłądające się deskowanie:
-Płyta D 125x100 sztuk: 24
-Narożnik przegubowy DGE 125 sztuk: 2
-Narożnik zewnętrzny DAW 125 sztuk: 2

-Rozpórka DEA 90 sztuk: 4

-Wstawki kompensacyjne DWD 125/10 sztuk: 4

-Osprzęt zamek DRS szuk: 48

5.0. Dobór żurawia budowlanego.

Założenia doboru żurawia budowlanego zostały przedstawione na rysunku.

Wybrano żuraw dolnoobrotowy IGO 21 firmy POTAIN.

Dane techniczne żurawia:

• wysięg 26 m,

• udźwig na końcu 0,7 t,

• udźwig maksymalny 1,8 t,

• wysokość pod hakiem 19,3 m.