ТЕХНОЛОГІЯ ВЛАШТУВАННЯ ФУНДАМЕНТІВ
МІНІСТЕРСТВО ІНФРАСТРУКТУРИ УКРАЇНИ
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Кафедра «Будівельне виробництво та геодезія»
ТЕХНОЛОГІЯ БУДІВЕЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА
Методичні вказівки до виконання курсового проекту
«Улаштування монолітних залізобетонних фундаментів»
| Укладач: | М. І. Нетеса |
| Для студентів 4-го курсу денної форми навчання. Галузі 0601 «Будівництво та архітектура». Напряму 6.060101 «Будівництво». (Спеціальності 7.06010101 «Промислове та цивільне будівництво») |
Дніпропетровськ 2011
УДК 65.6.4
Укладач: Микола Іванович Нетеса
Рецензенти: д-р техн. наук, проф. А. І. Білоконь (ПДАБтаА)
д-р техн. наук, проф А.В. Радкевич(ДІІТ)
Технологія будівельного виробництва [Текст]: методичні вказівки до виконання курсового проекту «Улаштування монолітних залізобетонних фундаментів» / укл.: М. І. Нетеса; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д.: Вид-во Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2011. - 33 с.
Методичні вказівки містять необхідні пояснення до порядку виконання розділів курсового проекту з улаштування монолітних залізобетонних фундаментів. Надано опис технології робіт, наводяться методи визначення об’ємів робіт, вибору засобів їх комплексної механізації, розрахунок трудомісткості робіт та ін. Додатки до методичних вказівок містять довідникові матеріали.
Методичні вказівки призначені для студентів 4-го курсу денноъ форми навчання. Галузі 0601 «Будівництво та архітектура». Напряму 6.060101 «Будівництво». (Спеціальності 7.06010101 «Промислове та цивільне будівництво»).
Іл. 2. Табл. 7. Бібліогр.: 41 найм.
1. МЕТА КУРСОВОго проекту ТА його ЗМІСТ
Для виконання будь-якого будівельного процесу в задані терміни та отримання хорошої якості будівельної продукції безпечними методами необхідно опрацювати детальний технологічний проект у відповідності до діючих нормативних документів [1-40]. Його склад регламентується чинними будівельними нормами і правилами – ДБН А.3.1-5-2009 "Організація будівельного виробництва" [1, 2]. У відповідності з цим нормативним документом у складі проекту вивиконання робіт потрібно опрацювати технологічні карти на виконання окремих будівельних процесів. У таких технологічних картах необхідно показати схеми (плани та розрізи) розміщення відносно будівлі, яка зводиться, машин, механізмів та інших технічних засобів, місця розташування матеріалів і виробів, які необхідні для виконання будівельного процесу, напрямок розвитку процесу, основні способи забезпечення безпечних методів виконання робіт.
Крім того, необхідно визначити склад будівельної бригади, трудомісткість процесу та термін його виконання у вигляді графіка певної форми. Необхідно також детально опрацювати технологію виконання процесу та операційний контроль якості, а також безпечні методи його виконання. Як правило, у таблицях наводиться перелік машин, механізмів, інструменту, інвентаря, засобів підмощування, необхідних для виконання процесу, і повний перелік та необхідна кількість виробів, матеріалів і напівфабрикатів на весь об'єм робіт, що виконуються, а також найважливіші техніко-економічні показники. Отже, виконавши курсовий проект, студент має навчитися у відповідності до вимог чинних нормативних документів проектувати будь-який технологічний будівельний процес у вигляді технологічної карти та виконувати його, дотримуючись розроблених у такій технологічній карті рішень.
У курсовому проекті необхідно опрацювати технологію улаштування монолітних залізобетонних фундаментів в котлованах, які розроблені до початку цих робіт.
Студенту слід підрахувати об'єми фундаментів, вибрати сучасні засоби їх комплексної механізації, підрахувати нормативну трудомісткість робіт, вибрати раціональну технологію та скласти календарний графік виконання робіт; крім того, опрацювати та навести в проекті всі інші складові технологічної карти.
Проект треба викласти на стандартних листах формату А 4 (297 х 210 мм), на яких необхідно накреслити в вибраному масштабі план будівельного майданчика з планом фундаментів будівлі в котловані, технологічні схеми розміщення машин з показаними напрямками розвитку технологічних процесів улаштування фундаментів. Слід навести також календарний графік виконання робіт з улаштування монолітних залізобетонних фундаментів, таблиці з переліком необхідних машин, механізмів, інструменту, інвентаря та інших засобів виробництва; необхідної кількості бетонної суміші та арматури; основні техніко-економічні показники та операційний контроль якості. Крім того, треба також навести необхідні розрахунки, а також детально описати технологію виконання робіт, контроль якості та допустимі відхилення на точність влаштування котловану, опалубки, арматури та фундаментів; розробити детальні заходи з безпечного виконання робіт.
Завдання на виконання курсового проекту, яке зашифровано по прізвищу студента, необхідно вибрати за першими трьома додатками. Треба виходити з того, що земляні роботи з планування будівельного майданчика, розбивочні геодезичні роботи з винесення та закріплення головних осей будівлі створними знаками, також репера на будівельний майданчик виконано. Завершені також роботи з улаштування котловану (котлованів), в яких необхідно влаштовувати монолітні залізобетонні фундаменти.
2. ВИЗНАЧЕННЯ ОБ’ЄМІВ ТА ТРУДОМІСТКОСТІ РОБІТ
2.1. Розрахунок розмірів котлованів
Розміри котлованів, в яких розміщуються фундаменти, необхідно визначати для наступних розрахунків місцеположення основних технічних засобів, які необхідні для виконання робіт. Розміри котлованів залежать від розмірів фундаментів, які в них розміщуються, та виду ґрунту, від якого залежить стрімкість укосу котловану. Характерний поперечний розріз котловану для улаштування монолітного стрічкового фундаменту наведено на рис. 1. Аналогічні розрізи студенту треба зробити самостійно і визначити основні розміри котловану по верху і по підошві фундаментів.
Розміри котлованів по дну розраховуються за формулами
- довжина котловану по дну, м;
- ширина котловану по дну, м,
Рис. 1
де А0, В0 – відстань між осями крайніх фундаментів відповідно до довжини та ширини будівлі (за завданням дод. 2);
bт – ширина підошви стрічкового фундаменту (дод. 3).
Розміри котлованів по верху розраховуються за формулами
довжина котловану по верху;
ширина котловану по верху,
де т0 ‑ показник стрімкості укосу стінки котловану приймається з табл. 1;
Hк – глибина котловану, треба приймати на 0,2 м більшою висоти фунда-менту (дод. 3).
Таблиця 1
Значення стрімкості yкоcy 1:m0
| Ґрунт | Глибина котловану, м | ||
| до 1,5 | до 3,0 | до 5,0 | |
| Пісок Супісок Суглинок Глина Лес | 1 : 0,5 1 : 0,25 1 : 0 1 : 0 1 : 0 | 1 : 1 1 : 0,67 1 : 0,5 1 : 0,25 1 : 0,5 | 1 : 1 1 : 0,85 1 : 0,75 1 : 0,5 1 : 0,5 |
Для вариантів із стрічковими фундаментами (дод. 2, плани 1 та 2) аt та bt мають однакове значення – це ширина нижньої частини фундаменту. А для варіантів з окремо стоячими фундаментами (дод. 2, плани 3-6) відповідні розміри нижньої ступені фундаменту.
2.2. Розрахунок об'ємів і трудомісткості робіт
У комплекс робіт із влаштування монолітних залізобетонних фундаментів входять роботи з влаштування опалубки, армування фундаментів, укладання та ущільнення бетонної суміші та розборки опалубки. У свою чергу армування може складатися з виготовлення каркасів та сіток з наступним монтажем у конструкцію фундаменту або армування окремими стрижнями. Кожен вид цих робіт виконується робочими відповідних професій, але, як правило, доручається одній комплексній бригаді, в якій є робітники з відповідними суміжними професіями чи спеціальностями. Крім того в курсовому проекті необхідно також передбачити роботи з улаштування підстилаючого шару підлоги після ущільнення під ним грунту, а також улаштування монолітного залізобетонного перекриття над підвалом у варіантах зі стрічковими фундаментами (варіанти 1,2) та монолітних залізобетонних фундаментних балок у варіантах із окремо стоячими фундаментами (варіанти 3-6).
Розрахунок об'ємів цих робіт треба проводити за формою табл. 1 в тих одиницях виміру, які задані в ресурсних елементних нормах [3, 9-11]. Розрахунок об'ємів фундаментів треба проводити, розбиваючи їх на прості геометричні фігури, об'єм кожної з яких можна визначити за відомими формулами. В відповідній графі таблиці треба приводити ескіз кожної з таких фігур, а також формулу, за якою об'єм такої фігури розраховується та значення кожного параметру фігури. Оскільки в ресурсних елементних нормах [9-11] одиниці виміру робіт з улаштування та розбирання опалубки, а також бетонування наведено в 100 м3 об'єму фундаментів, то достатньо визначити об'єм в м3.
Т а б л и ц я 1
Розрахунок об’ємів робіт
| № пор | Елементи | Од. виміру | Ескіз та формула | Об`єм | Примітки | |
| окремої частини | всіх | |||||
| Нижня частина фундаменту | м3 | 
| 2,62 | У завданні розміри вказані в осях, величина прив`язки «0» | ||
| Середня частина фундаменту | м3 | 
| 1,28 | |||
| І т.д. |
В табл. 1 треба послідовно записати окремі елементи нижньої та верхньої частин стрічкового фундаменту для 1 та 2 варіантів завдань. Для цих же варіантів треба визначити і об'єм монолітної залізобетонної плити перекриття підвалу, яка опирається на стрічковий фундамент по зовнішньому обрізу. В цій плиті треба залишити незабетонований отвір розміром 20 м2. Товщина плити перекриття задана в дод. 1.
Для варіантів 3-6 треба послідовно розрахувати об'єми кожної ступені, а потім визничити їх суму для кожного фундаменту та всіх фундаментів також в м3. Крім того треба також визначити об'єми фундаментних балок, розміри яких задано в дод. 1. Фундаментні балки розташовані тільки по периметру будівлі.
В табл. 1 треба також розрахувати об'єми улаштування підстилаючих шарів підлог та ущільнення ґрунту під ними у відповідних одиницях об'єму, які наведено в ресурсних нормах [3].
Об'єм арматури треба розрахувати також в табл. 1, помноживши наведені в завданні в дод. 1 витрати арматури на кубометр бетону на об'єм фундаментів, монолітної залізобетонної плити перекриття над стрічковими фундаментами та балок, які опираються на окремо окремостоячі фундаменти.
Трудомісткості робіт із влаштування фундаментів краще вести також у табличній формі (табл.2). При розрахунку трудомісткості одиниці виміру окремих видів робіт необхідно приймати за нормативними документами ДБН Д.2.2-11-99, ДСТУ Б Д.2.2-1:2008, ДСТУ Б Д.2.2-2:2008, ДСТУ Б Д.2.2-3:2008 [3, 9-11]. Треба уважно ознайомитися з технічною частиною цих нормативних документів і запам’ятити, що наведені там норми часу на улаштування зазначеного об’єму (одиниця виміру) залізобетонної конструкції враховують всі основні (установку та розборку опалубки, армування, безпосереднє бетонування) та допоміжні роботи (навантажувально-розвантажувальні операції, у тому числі і всього необхідного інструменту та оснащення, чистку і змазку опалубки, улаштування засобів підмощування на висоту до 4 м і т. ін.), які виконуються на будівельному майданчику. Тому в калькуляції додатково їх враховувати не потрібно.
У калькуляції треба визначити для заданого виду фундаментів трудомісткість установки і розборки опалубки, армування окремими стрижнями діаметром 16 мм 60% від загальної потреби арматури, а 40% каркасами, трудомісткість виготовлення яких треба також розрахувати, бетонування з використанням заданого способу подачі бетонної суміші (краном у баддях, бетононасосом). Аналогічно треба також визначити трудомісткість улаштування монолітного залізобетонного перекриття над стрічковими фундаментами з армуванням окремими стрижнями. Трудомісткість улаштування фундаментних балок по окремо стоячих фундаментах треба також визначати з їх армуванням каркасами, трудомісткість виготовлення яких треба також розрахувати. Також в калькуляції треба визначити трудомісткість улаштування підстилаючих шарів підлоги з попереднім ущільнення грунту з варіантами їх конструкції, які задано в завданні дод. 1.
За допомогою калькуляції працевитрат підраховують загальну трудомісткість робіт, що виконуються, а щодо неї і заробітну плату. Вартість людино-години відповідного розряду робіт треба брати з відповідного наказу Мінрегіонбуду, яким вона затверджується щорічно. На 2011 рік така вартість затверджена наказом від 07.02.2011 за №21.
Таблиця 2
Калькуляція трудомісткості
| 0б-грун-тув-ання | Описання робіт | Розряд робіт вартість люд. год грн. | Од. виміру | Об'єм робіт | Норма часу | Трудоміст-кість, люд. год/ маш. год | Заробітна плата робочих будівель-ників, грн | |
| люд. год | маш. год | |||||||
| І | ||||||||
| ДСТУ Б Д.2.2-2:2008 6-63-4 ДСТУ Б Д.2.2-2:2008 6-64-28 І т.д. | Установка арматури окремими стрижнями з в’язкою вузлів в фундаменти з арматурою у вигляді плоских сіток, диаметр арматуры, 16мм: Виготовлення арматурних каркасів балок балок з допомогою крану, в умовах будівельного майданчика, диаметр арматури 16 мм: | 3,4 13,18 3,7 13,67 | т т | 12,56 8,10 | 19,44 43,44 | кран баш. 0,34 0,3 | 244,17/4,27 351,86/2,43 | 3218,16 4809,98 |
До калькуляції включаються тільки основні роботи, перелік яких наведено вище. Трудомісткість робіт з доставки на майданчик засобів механізації, матеріалів і конструкцій з їх навантаженням і вивантаженням включена до нормативної трудомісткості, яка визначається для відповідних робіт за вищевказаними ресурсними елементними нормами (див. технічну частину цих норм). Підготовчі роботи з огородження майданчика, місць виконання робіт мають значну трудомісткість і завжди враховуються в реальних умовах, як і багато інших робіт, які виконуються на етапі виконання робіт нульового циклу. До курсового проекту вони не включені, щоб її занадто не ускладнювати.
Графи 1,2, 4,6,7 та чисельник графи 3 заповнюються даними з ДБН Д.2.2-99 (відповідно збірника 11 або ДСТУ Б Д.2.2 [3, 9-11]). Знаменик графи 3 заповнюється відповідними даними з наказу Мінрегіонбуду. Приклад заповнення таблиці наведено для двох робіт. У технологічній послідовності треба в таблицю внести всі основні види робіт, які перераховано вище.
У графі 1 треба вказати не тільки відповідний номер збірника, але і номери групи та шифр роботи в цілому. Для того, щоб визначити ці параметри роботи, треба перш за все уважно ознайомитися з технічною частиною відповідного ДБН Д.2.2-99 та ДСТУ Б Д.2.2. Треба навести всі необхідні дані, від яких залежать нормативні трудовитрати для даної роботи. У наведеному прикладі першої роботи вони залежать від того яким чином ведеться армування (окремими стрижнями чи сітками), зв’язуються чи зварюються вузли, сітки плоскі чи подвійні, та який діаметр арматури використано. Таким чином, графи 1 та 2 тісно пов’язані між собою і обґрунтовують правильність вибраної норми.
Об'єм робіт у графі 5 приймається в одиницях виміру, вказаних у графі 4, які обовязково повинні відповідати одиницям виміру на відповідну роботу в ДБН («измеритель» або «вимірник»). Графа 8 заповнюється результатом перемноження показників графи 5 на відповідну норму часу з граф 6 та 7. Вона характеризує загальні нормативні витрати праці робочих і машин відповідно в людино-годинах та машино-годинах на визначений в табл. 1 відповідний об’єм робіт. Заробітна плата робочих-будівельників в графі 9 визначається за результатом перемноження приведеної в знаменику графи 3 вартості однієї людино-години при виконанні даних робіт відповідного розряду складності на трудомісткість їх виконання робочими-будівельниками, яка наведена в чисельнику графи 8. Трудомісткість щодо машиністів підраховувати не треба.
ТЕХНОЛОГІЯ ВЛАШТУВАННЯ ФУНДАМЕНТІВ
3.1. Технологія виконання робіт
Цей розділ треба опрацювати і описати, використовуючи відповідні схеми виконання робіт. Необхідно детально описати послідовність виконання всіх робіт, вказуючи, які машини, механізми, інструмент, засоби підмощування використовуються. Описання робіт треба вести коротко, стисло, але так, щоб було зрозуміло в якій послідовності, якими машинами та механізмами виконуються роботи в їх технологічній послідовності.
Тому починати треба з описання робіт, які необхідно завершити до початку виконання робіт за технологічною картою, яка розробляється. В технології, яка розробляється в даному курсовому проекті це роботи з закріплення головних осей створними знаками, улаштування обноски навколо котловану, перенесення осей та вертикальної позначки на дно котловану. Улаштування самого котловану в проекті враховувати не потрібно, до початку робіт по технологічній карті, яка розробляється він уже влаштований. На схемах у прийнятому масштабі, вказуючи розміри котловану, показати розміщення техніки та напрям розвитку процесу влаштування в котловані опалубки, армування та бетонування фундаментів.
Особливу увагу треба приділити послідовності виконання всіх операцій з установки опалубки, арматури, надійного їх закріплення в проектному положенні, забезпечення захисного шару бетону для запобігання корозії арматури. Необхідно також детально викласти процес бетонування конструкції, починаючи від основних характеристик бетонної суміші та засобів їх забезпечення, послідовності укладання суміші та її ущільнення, закінчуючи доглядом за тверднучим бетоном. Необхідно приділити увагу надійності закріплення опалубки та її захисту від адгезії бетону, правилам улаштування робочих швів, послідовності укладання бетонної суміші для забезпечення монолітності конструкції. На схемах бетонування необхідно зобразити розміщення техніки, засобів підмощування, опалубки відносно фундаментів, що бетонуються. Приклад накреслення схем виконання деяких робіт наведено в дод. 10.
Розробляючи технологію виконання робіт, необхідно на планах, розрізах та схемах показувати захватки, на які необхідно розбити нульовий цикл, розміщення машин, механізмів, засобів підмощування відносно об'єкта, який споруджується, та напрямку розвитку процесу.
Стріловий кран треба вибрати з довідникової літератури за умови, щоб його основні характеристики з вантажопідйомності на потрібних вильоті стріли та висоті підйому крюка дещо перевищували розраховані для найважчого елементу, який необхідно підіймати на найбільшому виліті на найбільшу висоту. За найважчий елемент треба прийняти бункер із бетонною сумішшю для всіх варіантів укладання бетонної суміші на випадок можливого виходу з ладу бетононасосу. Потрібну вантажопідйомність крана можна розрахувати за формулою
, /23/
де g ‑ маса бункера з бетоном (дод. 11);
кп – коефіцієнт, який враховує масу строповочного пристрою та можливе перевищення маси вантажу, який підіймається (можна прийняти кп= 1,1).
Під час бетонування фундаментів кран треба розміщувати якомога ближче до котловану, але так, щоб відстань від найближчої до котловану його опори до нижньої бровки котловану (початку укосу) не перевищувала мінімально допустимої (дод. 9). Кран повинен пересуватися по периметру котловану, щоб поступово подавати бетон в опалубку. Найбільш віддалені точки подачі бетону в стрічковий фундамент - його центральна поздовжня частина (рис.2).
Тому необхідний виліт стріли треба розраховувати за формулою
/24/
де 
- половина колії гусеничного крана, а для кранів з виносними опорами відстань від вертикальної осі повороту крана до виносної опори, м;
l2 - мінімальна припустима відстань від нижньої бровки котловану (початку укосу) до найближчої опори крана (з дод. 9);
l3 - відстань від нижньої бровки котловану до найближчої конструкції;
l4 – відстань від краю конструкції до її осі;
l5 – відстань між осями від найближчої до найбільш віддаленої конструкції, куди подається вантаж краном з однієї стоянки.
Рис. 2. Схема розміщення крана
Висота підйому крюка крана визничається за формулою
Hк = h0 + hз + hгр + hc, /25/
де h0 – перевищення над опорою, на яку подається елемент над рівнем стоянки крана (у нашому варіанті дорівнює нулю);
hз - запас по висоті, необхідний за умовами, щоб вантаж, який подається, безпечно переносився через змонтовані раніше конструкції (не менше 0,5 м);
hгр – висота елемента в монтажному положенні (дод. 11 – довжина бункера).
hc – висота стропування, відстань від верху елемента, що подається, до низу гака в робочому положенні, м (можна прийняти 1,0 – 2,0 м).
До схем треба надати необхідні пояснення, щоб детально показати всі технологічні процеси виконання робіт згідно з чинними нормативними документами СНиП 3.02.01-87, СНиП 3.03.01-87 ДБН В.1.3.-2:2010, ДБН А.3.2-2-2009 [5-8].
Таким чином, розділ технології виконання робіт є основним. У цьому розділі треба детально показати всі етапи виконання робіт, починаючи з геодезичної розбивки місцеположення фундаментів у котловані, арматурних, опалубочних робіт, транспортування бетонної суміші, її укладання, ущільнення і закінчуючи доглядом за тверднучим бетоном та методами контролю його якості.
Засіб для укладання бетонної суміші в опалубку є заданим, а конкретну машину, яка забезпечить укладання бетонної суміші в опалубку на об'єкті, треба вибрати самостійно. Для цього необхідно задати годинний потік бетону на основі того, що за зміну треба вкладати в опалубку фундаментів 40-70 кубометрів бетону, отже, за годину 5-9 кубометрів при 8-годинній зміні. Годинна продуктивність машини, якою укладається бетонна суміш, повинна бути в 1,3-1,5 рази більшою від годинного потоку бетонної суміші, який необхідно забезпечити. Продуктивності бетононасосів та бетоноукладачів наведені в дод. 5, 6 та довідниках.
Ущільнюють бетонну суміш глибиннимивібраторами (дод. 7 та довідники), годинна продуктивність вібратора, м3/год підраховується за формулою
, /26/
де r ‑ радіус дії вібратора (0,2 м);
Kв ‑ коефіціент використання за часом (0,35);
hб ‑ товщина шару бетону, що ущільнюється (приблизно 0,4 м);
t1 ‑ термін вібрації на одному місці (10 с);
t2 ‑ термін переходу на чергову стоянку (5 с).
Ведучими машинами бетонування є кран, що подає бетонну суміш в баддях або бетононасос. Тому продуктивність вібратора повинна перевищувати продуктивність цих машин, щоб гарантувати розрахований темп укладання бетонної суміші. Якщо продуктивність одного вібратора недостатня, треба брати їх декілька. Діаметр булави вібратора підбирається залежно від геометричних розмірів конструкції, що бетонується, розміщення арматури та закладних деталей в ній.
Товщину шару бетонної суміші, м (hб), яку необхідно укладати, треба підрахувати за умови, що раніше ущільнений шар площею F до початку його тужавіння за максимально припустимий термін часу t (приймати одну годину) буде перекритим новим шаром і разом ущільненим. Тобто треба забезпечити монолітність конструкції за відомої інтенсивності подавання бетону ( Gгод =5-9м3/год).
.
Якщо такий розрахунок ведеться для окремо стоячих фундаментів, то F ‑ це найбільша площа нижчої сходини фундаменту. А якщо аналогічний розрахунок ведеться для стрічкового фундаменту, тоді треба спочатку виділити дільницю (захватку), на якій ведеться бетонування за зміну, або половину зміни. Потім відповідно до розмірів дільниці підрахуовують площу нижнього ступеню фундаменту, по якому укладається бетонна суміш. Якщо товщина шару hбза розрахунком буде меншою 0,15 м, дільницю треба поділити робочим швом на ділянки, розміри (площі) яких дозволяли б вести бетонування шаром не менше ніж 0,15 м.
У методичних вказівках наведено основні вимоги до технології виконання робіт. Більш детально треба опрацювати технологію бетонування, користуючись СНиП 3.03.01-87 та підручником [6, 41].