Проектирование работ по устройству монолитных ж/б фундаментов одноэтажного промышленного здания

Трудоемкость – затраты рабочего времени на производство какого-либо вида продукции: , где

k_уср – коэффициент, связанный с увеличением нормы времени в зимний период, подбирается по ЕНиР(k_уср = 1,16). Общая часть в зависимости от группы работ и месяца.

Н_вр – норма времени на единицу продукции (сборник Е4), чел-ч.

V – объем работ, м³ , м² , м, т, шт – в зависимости от вида работ

С – продолжительность смены, ч (С=8часов).

3.Расчет опалубки.

Качество монолитных железобетонных конструкций во многом зависит от правильности выбора и применения опалубки, которая выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 23478-79 и СНиП 3.03.01-87.

При проектировании опалубки особое место уделяют разработке конструкции щитов в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями по прочности и деформативности. Сущность расчетов заключается в определении шага расстановки прогонов – l₂ и хомутов (схваток) – l₁ .

3.1. Сбор нагрузок на наихудший фундамент.

3.1.1. Нагрузки от вибрирования бетонной смеси – 2 кПа (200кг/м² ).

3.1.2. Боковое давление бетонной смеси:

Р_бет = J·(0,27·V+0,45)·K₁ ·K₂ , где

J – объемная масса бетонной смеси, = 2500 кг/м³ ;

К₁ – коэффициент, учитывающий пластичность бетонной смеси, К₁ =1,2 для АБН;

К₂ – коэффициент, учитывающий температуру бетонной смеси, К₂ =0,85;

V – скорость роста высоты укладываемого бетона, определяется после нахождения числа захваток.

Ведущим процессом при производстве бетонных работ является укладка бетонной смеси, ибо она всецело определяет темп бетонирования и всю организацию работ.

Для конструкций, к которым не предъявляется специальных требований, производительность определяется числом рабочих-бетонщиков. Наименьший размер захватки должен быть не меньше производительности звена рабочих минимального состава.

Производительность бетонщиков в смену:

,где:

n - количество рабочих в звене

В_н – процент выполнения норм;

Н_вр – норма времени;

1,16 – коэффициент, учитывающий зимние условия работы;

=53,05 м³ /см

Отсюда следует, что максимальное кол-во захваток не более: смен. Минимальное количество захваток:

, где n - количество специализированных бригад (4 бригады), t_б – продолжительность твердения бетона (41,1 ч.), К – ритм потока (8 часов).

=9,137 см.

При разбивке объекта на захватки необходимо стремится к максимальной загрузке применяемых машин и механизмов, увеличению оборачиваемости опалубки. Этого можно достичь при большем числе захваток, т.к. максимальное число захваток – 18, то и разбиваем
объект на 18 захваток. Трудоемкость бетонирования на весь объект 38,78 чел.смен. Одно звено выполнит этот объем работы за: см. Коэффициент выполнения норм у бетонщиков составит: 19,39/18=107%.

м/ч

Тогда Р_бет = 2500·(0,27·8,17+0,78)·1,2·0,85=7614 кг/м² .

Следовательно эпюра распределения нагрузки по высоте имеет трапецеидальный вид: Р₀ = 200 кг/м² ; Р_max = 7614 + 200 = 7814 кг/м² .

Рис. 7: Распределение усилий, действующих на опалубку при уплотнении бетона: а) гидростатическое давление бетонной смеси; б) нагрузка от вибрирования бетонной смеси; в) суммарная нагрузка на опалубку.

3.1.3. Значение нормативной равномерно распределенной нагрузки:

кг/м² .

3.1.4. Значение расчетной нагрузки:

Р_р = 1,3·Р_н = 1,3 · 4007 = 5209 кг/м² .

3.2. Шаг установки прогонов из расчета по несущей способности:

, где

R_и – сопротивление изгибу, кг/см² ;

= 1 м;

- толщина щита опалубки;

q – значение погонной нагрузки.

q = P_p ·a = 5209 кг/м

см.

Шаг расстановки прогонов при расчете по деформациям:

, где:

Е – модуль упругости, кг/см² – 85000 для фанеры

δ – толщина палубы опалубки (фанеры) – 1,2 см.

y – допустимый прогиб – 1/400

q ^/ - погонная нагрузка, собранная с полосы опалубки шириной а=1м.

q ^/ - P_p ^/ ·a

P_p ^/ =1.0·P_н ^/ = Р_бет /2=7614/2=3807 кг/м²

=8,33 см.

Расстояние между прогонами принимаем – 8 см.

Рис.8. Расчетная схема для определения погонной нагрузки q.

3.3. Расстояние между хомутами (схватками).

Рис.9. Расчетная схема опалубки:

1 – палуба щита опалубки;

2 – прогоны (ребра жесткости);

3 – хомуты (схватки).

2 – прогоны (ребра жесткости);

3 – хомуты (схватки).

Сбор нагрузок производится с полосой шириной, равной расстоянию между прогонами l₁ , м; задаем материал и сечение прогонов: материал прогонов: металлический уголок №32.

Рис.10. Изображение схваток и прогонов (сечение)

S_{LN 32} = 1,86 см² ; z₀ = 0,89 см; I_x = 1,77 см⁴ .

Определим необходимые для расчетов характеристики полученного сечения:

а) координата центра тяжести сечения:

см.

б) приведенный момент инерции:

= 77,67 см⁴

в) приведенный момент сопротивления:

Определяем расстояние между схватками из расчета по несущей способности:

см.

Определяем расстояние между схватками из расчета по деформациям:

см.

Принимаем =24 см.

3.4. Конструирование опалубки.

Рис.11. Схема опалубки ступенчатого фундамента с монтажом блоками размером на фундамент:

1 – схватка; 2- блокирующий элемент; 3 – щит; 4 – лестница; 5 – навесная площадка;

6 – монтажная петля; 7 – прогоны (ребра жесткости); 8 – хомуты (схватки).

4. Расчет технологических параметров для методов зимнего бетонирования с учетом набора прочности бетона при отрицательной температуре.

4.1. Расчет технологических параметров для метода «термос».

Один из первых методов зимнего бетонирования – термос – характеризуется меньшими дополнительными затратами по сравнению с методами электротермообработки. При этом методе положительная температура в бетоне поддерживается за счет внесенного в него тепла при нагреве воды и заполнителя при приготовлении бетонной смеси и экзотермического тепла, выделяемого при взаимодействии цемента с водой. Учитывая особенности метода, его применение ограничивается массивными конструкциями, выдерживаемыми при небольших отрицательных температурах.

4.1.1. Выделяем два этапа выдерживания бетона: при положительной и отрицательной температурах. Вычислим значения коэффициентов А, В, n, необходимых для расчета прочности бетона на двух этапах выдерживания:

, где

R₃ – трехсуточная прочность бетона нормального хранения, %; R₃ = 48.

4.1.2. Пользуясь СНиП 3.03-01-87, находим значение R_кр , R_кр = 30% для бетона В30. Также запишем нормальную температуру бетонной смеси к моменту подачи с завода: t_Б.СМ. =40⁰ С- для ПЦ.

4.1.3. Вычисляем начальную температуру бетона в конструкции:

t_Б.Н. = t_Б.СМ. – (t_Б.СМ. - t_Н.В. )·0,02L_ТР , где

t_Б.Н. – начальная температура бетона в конструкции, ⁰ С;

t_Б.СМ. – температура бетонной смеси, отпускаемой с завода, ⁰ С;

t_Н.В. – температура наружного воздуха, ⁰ С;

L_ТР – длина транспортирования бетонной смеси, км.

t_Б.Н. = 40 – (40 – (-14,8))·0,02·20 = 18,1 ⁰ С.

4.1.4. Вычисляем среднюю температуру бетона за период остывания до 0⁰ С.

, где

М_П – модуль поверхности, м^-1

, где

S_ПОВ – площадь опалубливаемой поверхности, соприкасающейся с воздухом;

V – объем фундамента с минимальными размерами подколонника.

м^-1

⁰ С

4.1.5. Вычисляем время остывания бетона в конструкции, достаточное для набора R_кр при :

ч.

4.2 Расчет технологических параметров для метода «Предварительный электроразогрев».

Сущность метода заключается в предварительном разогреве бетонной смеси непосредственно перед укладкой. Разогрев смесей осуществляется переменным электрическим током в специальных бункерах, оснащенных электродами, или в кузовах автосамосвалов с помощью опускных электродов. Чаще всего температура разогрева составляет 60-70⁰ С, при этом расходуется 40-60 кВт/ч электроэнергии на 1 м³ бетона. Вследствие интенсификации взаимодействия цемента с водой при повышении температуры выделение экзотермического тепла начинается раньше, чем при укладке не разогретой бетонной смеси, что приводит к значительному повышению начальной температуры.

Предварительный разогрев и термос эффективны не только с точки зрения расхода энергозатрат, но и качества возводимых конструкций. В этом случае в массивных монолитных конструкциях может формироваться благоприятное напряженное состояние, исключающее появление трещин.

4.2.1 Выбираем температуру разогрева бетонной смеси – t_раз = 70 ⁰ для ПЦ.

4.2.2 Вычисляем начальную температуру бетона в конструкции:

t_б.н. = t_раз. -( t_раз. -t_н.в )·0,1

t_б.н. = 70-(70-(-14,8))·0,1=61,52 ⁰ С

4.2.3 Вычисляем среднюю температуру бетона за период остывания до 0 ⁰ С:

=29,35 ⁰ С

4.2.4 Вычисляем время остывания бетона в конструкции, достаточное для набора R при

=15,55 ч.

4.2.5 Определяем требуемый коэффициент теплопере-

дачи опалубки:

=1,56

4.2.6 Толщину утеплителя находим в зависимости от найденного : =, где

α – коэффициент, зависящий от скорости ветра, Вт/м² ·1⁰ С

δ_i – толщина каждого слоя ограждения, м

λ_i – коэффициент теплопроводности слоя

По заданию предусмотрена транспортировка бетонной смеси в автобетоносмесителях, с которыми рациональнее использовать АБН для укладки бетонной смеси. Тем самым исключается возможность подачи электродов на открытую пов-ть, следовательно, этот метод неприменим.

4.3 Расчет технологических параметров для метода «Электропрогрев»

Электропрогрев основан на принципе нагрева проводника при прохождении через него электрического тока, так как бетонная смесь на ранней стадии твердения обладает достаточно хорошей электропроводностью. Наиболее распространенной разновидностью электропрогрева является периферийный прогрев, при котором электроды разноименных фаз размещаются на поверхности конструкции. При этом почти вся подводимая электроэнергия превращается в тепло в слоях конструкции, толщина которых приблизительно равна половине расстояния между электродами. Центральные зоны конструкции нагреваются за счет экзотермии цемента и теплопередачи поверхностных зон.

Расход электроэнергии составляет от 20 до 100 кВт·ч на 1 м³ бетона и зависит от температуры окружающей среды и продолжительности прогрева.

4.3.1 Задаем коэффициент теплопередачи опалубки, скорость подъема температуры и начальную температур бетона в конструкции:

К_опал = 1,48 Вт/м² ·⁰ С

σ_под =5 ⁰ С/ч

t_б.н. =18,1 ⁰ С

4.3.2 Задаем t_из , исходя из максимально допустимого значения 60 ⁰ С: t_из =50 ⁰ С

4.3.3 Вычисляем среднюю температуру бетона за период подъема:

⁰ С

4.3.4 Вычисляем время подъема температуры, ч

4.3.5 Вычисляем среднюю температуру бетона за период остывания до 0 ⁰ С:

⁰ С

4.3.6 Вычисляем время остывания бетона в конструкции от t_из до 0 ⁰ С:

, где

С_б -теплоёмкость бетона; С_б =1,05

-коэффициент теплопроводности бетона; =2,6

-объемная масса бетона; =2400кг/м³

ч.

4.3.7 Находим прочность, которую бетон набирает за период подъема и остывания:

=78,06% _от R₂₈

Из рассчитанных трех методов зимнего бетонирования наиболее приемлемым является первый рассмотренный вариант - метод «термоса». Время остывания бетонной смеси, достаточное для набора R_кр, невелико - 41,1 ч и не превышает допустимые 100 ч. Нет необходимости в дополнительном оборудовании.

5. Описание технологии производства работ.

Подбор состава бетона осуществляется также как и для летних условий, но при этом рекомендуется:

1. Необходимо принять во внимание, что основными особенностями приготовления бетонной смеси в зимних условиях являются обеспечение расчетной температуры смеси, подогрев воды и др.;

2. Продолжительность транспортирования бетонной смеси в зимних условиях должна исключать возможность охлаждения ее ниже уровня, установленного технологическим расчетами, нарушения однородности и снижения заданной поверхности на месте укладки;

3. Опалубка и арматура перед бетонированием должна быть очищена от снега и наледи струей горячего воздуха. Не допускается снятие наледи паром или горячей водой.

6. Выбор основных машин и механизмов.

6.1. Выбор автобеносмесителя.

Автобетоносмесители – специализированные машины для транспортирования готовых бетонных смесей, а также сухих и частично затворенных с последующим приготовлением из них готовых смесей (табл. 3).

Автобетоносмеситель состоит, как правило, из шасси базового автомобиля, рамы, передней и задней тары, смесительного барабана с аварийным люком, загрузочного устройства, привода смесительного барабана, бака для воды, гидросистемы, разгрузочных лотков, системы управления и контроля.

Таблица 3. Технические характеристики АБС АМ-9НА.

6.1.1. Определяем количество машин:

, где

V_см – объем бетонной смеси, укладываемой в смену, м³ ; V_см =V_{бет.общ.} /кол-во захваток.

П_см – сменная эксплуатационная производительность машин.

, где

V – полная емкость машины, 9м³ ;

V₁ – скорость груженного автотранспорта, V₁ = 30км/ч;

V₂ – скорость порожнего автотранспорта, V₂ = 40км/ч;

t₁ , t₂ – время погрузки и маневров, t₁ = t₂ = 5 мин;

t₃ – время разгрузки в бетононасос, t₃ = 18 мин;

К_в – коэффициент использования транспорта во времени, К_в = 0,85.

м³

V_см = 953,676/18 = 52,98

Принимаем 2 машины на одну смену.

6.2. Выбор автобетононасоса.

В качестве специализированного оборудования для распределения бетонной смеси в комплекте с бетононасосами использует распределительные стрелы и механические манипуляторы.

Выбираем распределительную стрелу СБ-129. Радиус действия стрелы – 12м, вылет стрелы по вертикали – 15,5 м, число звеньев стрелы – 2, угол поворота стрелы в плане – 360 градусов, внутренний диаметр бетоновода – 100 мм, давление в гидросистеме – 16 мПА, масса – 3 т, опрокидывающий момент – 200 кН·м, габаритные размеры в транспортном положении: длина – 7200 мм, ширина – 2700 мм, высота – 2500 мм.

Подачу бетонной смеси в бетононасосе можно регулировать, следовательно, выбираем производительность бетононасоса равную 30 м³ .

6.3. Выбор вибраторов.

По способу воздействия


29-04-2015, 04:10