1. Opis techniczny

Przedmiotem opracowania jest projekt wykonania robót ziemnych (zdjęcie warstwy humusu, niwelacja terenu, wykopy pod fundamenty, wywóz mas ziemnych i wykonanie drogi) 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 kwadratem o bokach 160×160m. Obszar ten jest podzielony na 16 mniejszych kwadratów o bokach 40×40m. Granice obszaru zostały naniesione na planie sytuacyjnym. W opracowaniu nie uwzględniono obliczeń mas ziemnych skarp wykopów i nasypów.

Zostały również zaprojektowane dwa wykopy o takich samych wymiarach : 65,0×15,0×(-2,5m)

Do obliczenia objętości robót ziemnych posłużono się metodą graniastosłupów o podstawie kwadratowej.

W projekcie sporządzono bilans robót niwelacyjnych. Ustalono, że nadmiar mas ziemnych będzie transportowany na odległość 3km. Przyjęto 8 godzinny dzień pracy.

Nadmiar mas ziemnych wynosi : 40858m³

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

6. Wywóz mas ziemnych.

7. Dobór żurawia i deskowania

.

Do poszczególnych robót dobrano następujące maszyny :

1. Spycharki KOMATSU D65EX-16:

- zdjęcie humusu : zespół 3 spycharek przez 8 dni

- niwelacja terenu : zespół 4 spycharek przez 8 dni

2. Koparki PC210-10 :

- dwa wykopy fundamentowe 65,0×15,0×(-2,5): 1 koparka, 6 samochodów, 5 dni

3. Samochody KOMATSU HM205-2 :

- wywóz mas ziemnych 6 szt. we współpracy z koparkami przez 7 dni

W projekcie zawarte są obliczenia wydajności eksploatacyjnej poszczególnych maszyn. Projekt ten zawiera również harmonogram wykonywania robót ziemnych.

2. Obliczenie ilości robót ziemnych

Oznaczenie wierzchołka	Wysokość H [m]	Wysokość względem niwelety h = 200 [m]
				+	-
w1	203,5	3,5	------------------
w2	202,21	2,21	------------------
w3	200,06	0,06	------------------
w4	198,68	------------------	1,32
w5	196,41	------------------	3,59
w6	204,73	4,73	------------------
w7	206,26	6,26	------------------
w8	201,3	1,3	------------------
w9	199	------------------	1,0
w10	197,25	------------------	2,75
w11	205,72	5,72	------------------
w12	203,85	3,85	------------------
w13	201,65	1,65	------------------
w14	199,62	------------------	0,38
w15	197,42	------------------	2,58
w16	206,2	6,2	------------------
w17	204,3	4,3	------------------
w18	202,03	2,03	------------------
w19	199,8	------------------	0,2
w20	197,8	------------------	2,2
w21	206,6	6,6	------------------
w22	204,9	4,9	------------------
w23	202,87	2,87	------------------
w24	200,74	0,74	------------------
w25	199,2	------------------	0,8

2.1. Obliczenie wysokości wierzchołków kwadratów oraz przekrój geologiczny

Przekrój geologiczny - wywiert nr 1

2.2. Wykonanie obliczeń objętości mas ziemnych w poszczególnych kwadratach

Wyróżniamy kwadraty pełne, w których wszystkie wysokości H są jednego znaku. W kwadratach tych występują roboty ziemne jednego znaku - wykopy lub nasypy. Wyniki w tabelce wyżej.

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

a = 40m

Kwadrat nr I

V = 5476m³

Kwadrat nr II

V = 2976m³

Kwadrat nr V

V = 7020m³

Kwadrat nr VI

V = 4020m³

Kwadrat nr IX

V = 8028m³

Kwadrat nr X

V = 4732m³

Kwadrat nr XIII

V = 8800m³

Kwadrat nr XIV

V = 5640m³

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

a = 50m

Kwadrat nr IV

V = 3464m³

Kwadrat nr VIII

V = 2684m³

Kwadrat nr XII

V = 2384m³

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

a = 50m

Kwadrat nr III

Vn= 440,8m³ Vw= 364m³

Kwadrat nr VII

Vn= 151,8m³ Vw= 855m³

Kwadrat nr XI

Vn= 31,9m³ Vw= 1269m³

Kwadrat nr XV

Vn= 1m³ Vw= 1787m³

Kwadrat nr XVI

Vn= 1009m³ Vw= 55,5m³

2.2.4. Sporządzenie bilansu robót niwelacyjnych oraz rozdziału mas ziemnych

Tabela nr 2. Tabela bilansu mas

Nr kwadratu	Wykop [m^3]	Nasyp [m^3]
I	5476	------------------
II	2976	------------------
III	364	440,8
IV	------------------	3464
V	7020	------------------
VI	4020	------------------
VII	855	151,8
VIII	------------------	2684
IX	8028	------------------
X	4732	------------------
XI	1269	31,9
XII	------------------	2384
XIII	8800	------------------
XIV	5640	------------------
XV	1787	1
XVI	55,5	1009
∑	51024,85	10167,1

Tabela nr 3. Tabela rozdziału mas ziemnych

\	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	Ogółem nasypów [m^3]
1
2
3																	441
4																	3464
5
6
7																	152
8																	2684
9
10
11																	32
12																	2384
13
14
15																	1
16																	1010
wywóz	4547				7020	2404			8028	4732			8800	5326			40857
SUMA	5476	2976	364		7020	4020	855		8028	4732	1270		8800	5640	1787	56	10168

3. Obliczenie oraz wybór rodzaju i określenie wielkości podstawowych maszyn oraz jednostek transportowych

3.1. Zdjęcie warstwy humusu

Warstwa humusu zostanie zdjęta przez zespół spycharek HSW i zwieziona za pomocą samochodów ciężarowych na odkład około 1 km od niwelowanej działki. Dla warstwy ściągniętego humusu wyznaczamy składowisko w celu późniejszego wykorzystania.

- grubość warstwy humusu 30cm

- analiza danych technicznych niektórych typów spycharek KOMATSU

Czynnik roboczy	D51EX-22	D65EX-16	D61EX-15
Moc silnika [kW]	99	164	127
Szerokość lemiesza [mm]	3045	3870	3275
Maks. gr. skrawania [mm]	1100	1170	1120
Masa spycharki [t]	13,1	22,89	17,35
Prędkość jazdy [km/h]	9,0	11,2	10,0
1 bieg	3,4 (4,1)	2,6 (4,4)	3,2 (4,3)
2 bieg	5,5 (6,5)	5,5 (6,6)	5,6 (7,2)
3 bieg	9,0 (9,0)	7,2 (8,6)	8,7 (11,0)

Po przeanalizowaniu parametrów wybrano spycharkę D65EX-16

Przy wyborze spycharki kierowaliśmy się głównie kosztami i czasem wykonywanej pracy.

- obliczanie wydajności eksploatacyjnej spycharki

gdzie:

ξ − wyznacznik czasowy [ s ]

q - pojemność naczynia roboczego [ m³ ]

t_c - czas cyklu pracy spycharki [ s ]

- przyjęto współczynniki dla III kategorii gruntu

S_s - współczynnik spoistości gruntu S_s = 0,8

S_n - współczynnik napełnienia lemiesza S_n = 0,0,75-0,8

S_w - współczynnik wykorzystania czasu pracy S_w= 0,60

- wyznaczenie pojemności lemiesza spycharki

gdzie:

l - długość lemiesza: 5,5m

h - wysokość lemiesza: 1,235m

ϕ − kąt stoku naturalnego: 25° (przyjęto 20° - 25°)

μ − współczynnik utraty urobku ( μ=1 )

- wyznaczenie czasu cyklu pracy spycharki

gdzie:

l_s - droga skrawania :

v_s - prędkość skrawania : v_s = 3,6 km/m = 1,0 m/s

l_p - droga przemieszczania urobku : l_p = 40m

v_p - prędkość przemieszczania z urobkiem : v_p = 1,5 m/s

v_pw - prędkość powrotna : v_pw = 7,2 km/h = 2,0 m/s

t_m = 75s

- czas pracy spycharki

Przyjęto zespół 3 spycharek pracujących w cyklu 8,0 h/dzień.

Przyjęto 8 dni pracy.

- wniosek:

Zdjęcie humusu będzie trwało 8 dni. Pracę wykona zespół 3 spycharek, pracujących 8 godzin w ciągu jednego dnia.

3.2. Niwelacja terenu

W zakres robót ziemnych wchodzi niwelacja wytyczonej działki do jednakowego założonego poziomu. Poziom ten wyznacza niweleta zerowa H=200m. Dla ułatwienia obliczeń mas ziemnych podzielono działkę na 16 kwadratów o wymiarach 40x40m.

Do niwelacji użyto tych samych spycharek, które były użyte do zdjęcia humusu.

- 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

- wyznaczenie czasu cyklu pracy spycharki

gdzie:

l_s - droga skrawania :

v_s - prędkość skrawania : v_s = 3,6 km/m = 1,0 m/s

l_p - droga przemieszczania urobku : l_p = 40m

v_p - prędkość przemieszczania z urobkiem : v_p = 1,5 m/s

v_pw - prędkość powrotna : v_pw = 7,2 km/h = 2,0 m/s

t_m = 75s

- czas pracy spycharki

Przyjęto zespół 4 spycharek pracujących w cyklu 8,0 h/dzień.

Przyjęto 8 dni pracy.

- wniosek:

Niwelacja terenu będzie trwała 8 dni. Pracę wykona zespół 4 spycharek, pracujących 8 godzin w ciągu jednego dnia.

3.3. Wykop pod fundamenty

Zaplanowano wykonanie dwóch wykopów pod fundamenty o wymiarach 65,0×15,0×(-2,5m). Wykopy zostaną wykonane za pomocą koparki gąsiennicowej, nadmiar ziemi zostanie przetransportowany poza działkę na odległość 1km.

- obliczanie objętości wykopów, przy założonym poziomie zniwelowanego terenu na wysokości 200m

gdzie:

oraz

A₁ - powierzchnia górna wykopu

A₂ - powierzchnia dolna wykopu

A₀ - powierzchnia przekroju środkowego

- analiza danych technicznych niektórych typów koparek:

Do analizy wybraliśmy produkty rodzime ze względu na niski koszt wynajmu, dobrą sieć serwisową oraz łatwość dostępu na polskim rynku.

Czynnik roboczy	PC160LC-8	PC210-10	PC1250-8
Prędkość jazdy [km/h]	5,5	5,5	3,2
Rodzaj podwozia	gąsienicowe
Moc silnika [kW]	90	123	515
Pojemność łyżki [m^3]	0,94	1,68	9,93
Masa [t]	17,26	22,02	106,5
Maks. głęb. kopania [m]	5,61	6,095	9,35

Po przeanalizowaniu parametrów z tabeli powyżej wybrano koparkę gąsienicową typu PC210-10, ze względu na odpowiednią pojemność łyżki stosowną do rodzaju wykonywanej pracy oraz odpowiedni stosunek mocy do prędkości i ilości pracy.

- obliczanie wydajności eksploatacyjnej koparki:

gdzie:

q - pojemność geometryczna naczynia roboczego : q = 1,68m³

n - liczba cykli roboczych na minutę : n = 3

t - czas jednego cyklu roboczego : t = 20s

- obliczanie średniego czasu pracy koparki przy wykonaniu obu wykopów:

Przyjęto 1 koparkę pracującą w cyklu 8,0 h/dzień.

Przyjęto 5 dni pracy.

- wniosek:

Prace nad wykonaniem 2 wykopów pod fundament będzie trwało 5 dni. Pracę wykona 1 koparka pracująca 8 godzin w ciągu jednego dnia.

- wywóz ziemi z wykopów:

Całkowita objętość obydwu wykopów wynosi :

- dobór środków transportu:

Warunkiem, którym powinien być spełniony przy doborze środków transportu do współpracy z koparkami jednonaczyniowymi jest odpowiedni dobór ładowności środka transportu do pojemności łyżki koparki.

Pojemność naczynia roboczego [m^3]	Ładowność [t]
0,14 ÷ 0,4	4,0 ÷ 6,0
0,6	4,0 ÷ 8,0
1,0 ÷ 1,4	7,0 ÷ 20,0
1,5 ÷ 3,0	15,0 ÷ 27,0

- analiza danych technicznych niektórych typów samochodów:

Do wykonania wykopów użyto koparek o pojemności łyżki 1,68m³, zatem należy dobrać samochody o ładowności 15,0 ÷ 27,0 t.

Nazwa i typ pojazdu	Masa pojazdu [t]	Pojemność skrzyni [m^3]	Ładowność [t]	Moc silnika [kW]
MAN TGS	8,2	10,5	18	237
JELCZ 3W-317	7,8	5,20	7,5	150
IVECO AD 380T	11,0	11,0	17,2	368
KOMATSU HM250-2	23,6	14,7	24,1	232

Po przeanalizowaniu danych wybrano samochód marki KOMATSU HM205-2, ze względu na odpowiedni stosunek mocy silnika do ładowności oraz ilość transportowanych mas ziemnych.

- 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 = 24,1t

q - pojemność naczynia roboczego : q= 1,68m³

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

Czas jazdy z urobkiem

gdzie:

l - droga transportu urobku : l = 3000m

v_p - prędkość jazdy : v_p = 36,8km/h = 10,22m/s

Czas jazdy powrotnej

gdzie:

l - droga powrotna : l =3000m

v_pw - prędkość jazdy powrotnej : v_pw =57,6km/h =16m/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 6 samochodów typu PC210-10 na jedną pracującą koparkę.

3.4 Wykonanie drogi dojazdowej

Ze względu na ukształtowanie terenu , droga zostanie poprowadzona na nasypie o wysokości 3m zgodnie z wysokością działki i drogi głównej. Nadmiar ziemi z działki zostanie przetransportowany za pomocą samochodów ciężarowych w miejsce poprowadzenia drogi dojazdowej.

Wykonana droga posiada odpowiednie parametry:

Szerokość (a=8m)

Długość (b=160m)

Średnia głębokość (c =2,5m)

Ilość mas ziemnych potrzebnych do wykonania drogi dojazdowej

V_b= a * b * c=8 *160* 2,5 =3200m³

- obliczanie średniego czasu pracy koparki przy wykonaniu obu wykopów:

Przyjęto 1 koparkę pracującą w cyklu 8,0 h/dzień.

Przyjęto 4 dni pracy.

skala 1:1000/100

V = 452,75m2

Wywóz mas ziemnych

Naddatek mas ziemny zostanie wytransportowany za pomocą samochodów ciężarowych poza działke.

Naddatek mas ziemnych wynosi :

Nadwyżkę ziemi należy odwieść w wyznaczone na planie sytuacyjnym miejsce 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 = 3000m

v_p - prędkość jazdy : v_p = 57,6km/h = 16m/s

Czas jazdy powrotnej

gdzie:

l - droga powrotna : l =3000m

v_pw - prędkość jazdy powrotnej : v_pw =57,6km/h =16m/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 6 samochodów typu PC210-10, które były wykorzystane do wywozu ziemi z wykopów.

Wydajność przewozowa jednostki transportowej:

gdzie:

Q - nośność jednego środka transportu: Q = 24,1 t

S_w - współczynnik wykorzystania jednostki transportowej: S_w = 0,6

S_n - współczynnik wykorzystania czasu pracy: S_n = 0,75

Wydajność na zmianę roboczą (dzień):

Ilość dni pracy samochodów:

Przyjęto 7 dni.

Wywóz mas ziemnych będzie trwał 7 dni w przy 8 godzinnym dniu pracy przez 6 samochodów typu PC210-10, w kooperacji z koparkami.

4. Dobór żurawia

Przyjęto żuraw dolnoobrotowy - Mantis 35-10

Kryteria doboru żurawia:

1. Maksymalny udźwig

Q_max=4000kg

2. Maksymalny wysięg żurawia

l_max=35m

3. Maksymalna wysokość przenoszenia elementu

h_max=24,8m

h=h_b+h_e+h_bp+h_z

Gdzie:

h_b- wysokość hali -?m

h_e- maksymalna wysokość elementu- 4m

h_bp- wysokość bezpieczeństwa- 2,5m

H_z- wysokość zawiesia -3,5m

H = 4 + 2,5 + 3,5 = 10m

Hala może być wysoka na 14 metrów.

5. Dobór deskowania

System deskowania ramowego ORMA jest wykorzystywany zarówno w budownictwie kubaturowym jak i inżynieryjnym do formowania ścian, słupów o przekrojach prostokątnych, zbiorników, oraz przyczółków i fundamentów filarów obiektów mostowych.

System ORMA pozwala na podniesienie wydajności pracy poprzez zminimalizowanie czasu montażu i kosztów siły roboczej.

Podstawowym elementem deskowania są płyty, które łączymy w większe zespoły za pomocą zamków.

Dostępne akcesoria oraz elementy uzupełniające umożliwiają dostosowanie systemu ORMA do każdego typu obiektu.

Charakterystyka systemu:

Deskowanie ORMA zaprojektowano na wyższe parcie betonu. Parametry systemu w tym zakresie potwierdza certyfikat niemieckiej organizacji GSV.

Maksymalne parcie:
- Płyty o wys. 3,3 m: 80 kN/m²
- Płyty o wys. 2,7 m: 74 kN/m²

Maksymalne ugięcie:
60 kN/m² (linia 7, tab. 3 DIN 18202)
80 kN/m² (linia 6, tab. 3 DIN 18202)

Zalety:

Szeroki asortyment płyt o wysokości 3,3 m; 2,7 m i 1,2 m. Największa płyta systemu 3,3 m x 2,4 m pozwala na zaszalowanie powierzchni 7,92 m².

Rys. 1. Możliwość tworzenia zespołów płyt z gradacją wymiarów co 15 cm w poziomie i co 30 cm w pionie.

Rys.2. Kompatybilność wszystkich płyt z możliwością pionowego lub poziomego ułożenia

Sztywna rama płyt, wzmocniona w narożach specjalną podkówką.

Poszycie deskowania wykonane ze sklejki pozwalającej na uzyskanie powierzchni betonu o podwyższonej jakości.

Fabryka papieru BOTNIA, Urugwaj

Zapora Sevilla, Hiszpania

2

---