Возведение монолитных конструкций в зимних условиях

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра: «Технология строительного производства»

Курсовая работа

По дисциплине: «Технология строительного производства»

На тему: «Возведение монолитных конструкций в зимних условиях»

Вариант 2т

Выполнил: студент группы ЗФ-532

Зотова Ю.Н.

Проверил: Байбурин А.Х.

Челябинск

г

Зотова Юлия Николаевна, студент группы ЗФ - 532.

Пояснительная записка к курсовому проекту “Возведение монолитных железобетонных конструкций в зимнее время”. - Челябинск, ЮУрГУ.

В данном курсовом проекте рассмотрено проектирование монолитного коммуникационного тоннеля для стоков. Приведён расчёт объёмов работ: установка арматуры, устройство опалубки, бетонирование, укрытие неопалубленных поверхностей конструкций, выдерживание бетона, распалубка, снятие утеплителя, контроль температуры. Особое внимание уделяется процессу бетонирования в зимних условиях. Расчётно-пояснительная часть проекта содержит подсчёт объёмов работ, калькуляцию трудозатрат, расчёт опалубки, расчёт метода зимнего бетонирования, описание технологии производства работ, выбор основных машин и механизмов, разработку графиков производства работ, технико-экономические показатели, мероприятия по технике безопасности, контроль качества и приёмку работ. В графической части представлены: схемы производства работ, бетонирования, установки арматуры, установки опалубки, график производства работ, маркировочный чертёж опалубки, спецификация элементов опалубки, ведомость машин и механизмов, технико-экономические показатели, указания к производству работ.

Содержание

Введение

. Подсчёт объёмов работ

.1 Опалубочные работы

.2 Бетонные работы

.3 Арматурные работы

.4 Покрытие неопалубленной поверхности утеплителем

.5 Контроль температуры

. Калькуляция трудозатрат

. Расчёт опалубки

. Расчёт метода зимнего бетонирования

.1 Метод термоса

.2 Метод предварительного разогрева

.3 Метод электропрогрева

. Описание технологии производства работ

. Выбор основных машин и механизмов

.1 Выбор бадьи

.2 Выбор крана

.3 Выбор автобетоносмесителей

.4 Выбор вибраторов

. Разработка графика производства работ

.1 Комплексный график производства работ

. Технико - экономические показатели проекта

. Мероприятия по технике безопасности

. Контроль качества и приёмка работ

Литература

Введение

Масштабность применения бетона и железобетона обусловлена их высокими физико-механическими показателями, долговечностью, хорошей сопротивляемостью температурным и влажностным воздействиям, возможностью изучения конструкций сравнительно простыми технологическими методами, использованием местных материалов, сравнительно невысокой стоимостью.

Большая территория России находится в суровых климатических условиях, что значительно усложняет производство бетонных работ. В связи с этим снижение затрат труда, материальных, энергетических и других ресурсов при зимнем бетонировании является существенным источником повышения эффективности капитального строительства.

В данном проекте следует рассчитать и выбрать наиболее выгодные варианты выполнения работ при зимнем бетонировании монолитного тоннеля.

Объект в плане имеет размеры 3,2 м x 120 м. Тоннель состоит из двух температурных блоков. Работы ведутся в городе Перми. Начало производства работ - декабрь. Бетонная смесь доставляется на площадку автобетоносмесителем, дальность транспортирования - 9 км. Бетон марки В20 на ПЦМ400 (ОК=8см). Требуемая прочность 40 % от R28- для нижней части тоннеля,  70 % от R28- для верхней части тоннеля.

Схема тоннеля

Через каждые 60 м по длине тоннеля деформационные швы. Бетонная подготовка 100 мм из тощего бетона М50. Всю арматуру заготовить в виде сеток размером на всю высоту тоннеля для стен и на всю ширину для днища и перекрытия. Ширина сеток - 3000 мм. Монтировать внахлёстку на 100 мм, Ф-1 - отдельными стержнями. Класс А-III. Материал опалубки - фанера, тип грунта - супесь.

1. Подсчет объемов работ и калькуляция затрат труда

1.1    Опалубочные работы

Опалубка собственно тоннеля и его нижней части производится раздельно.

Sнижн = 2*(0,55+0,4)*120 + 2*0,64*120 + (2*0,55*3,2 + 4*0,4*(0,35+0,85)/2) = 384,39 м2

Sтонн = 2*3,6*120 + 2*3,2*120 + 2,5*120 + 2,5*120+2*(0,35*2*3,6 + 0,4*2,5) = 2239,04 м2

S = 384,39 м2 + 2239,04 м2 = 2623,43 м2

1.2    Бетонные работы

Бетонирование тоннеля и его нижней части производится раздельно.

Vнижн = (2*0,4*(0,35+0,85)/2 + 0,55*3,2) * 120 = 2,24* 120 = 268,8 м3

Vтонн = 120*(0,35*2*3,6 + 0,4*2,5) = 422,4 м3

V = 268,8 м3 + 422,4 м3 = 691,2м3

1.3    Арматурные работы

Вся арматура заготавливается в виде сеток размером на всю высоту тоннеля для стен и на всю ширину для днища и перекрытия. Ширина сеток 3000мм. Монтировать в нахлестку на 100 мм; Ф-1 - отдельными стержнями, класс А-III.

Арматура в конструкцию устанавливается сетками и отдельными стержнями. Используются стержни Ф-1 и сетки трех видов: С-1, С-2, С-3 . Сетки монтируются в нахлёстку на 100 мм.

Сетки С-1 размером 3600 х 3000 монтируются с внешней стороны стенки тоннеля. Состоят из 14 продольных стержней диаметром 14 мм и 12 поперечных - диаметром 22 мм. Примерный вес одной сетки равен 178 кг.

Арматурная сетка С - 1

Сетки С-2 размером 3600 х 3000 монтируются с внутренней стороны стенки тоннеля. Состоят из 14 продольных стержней диаметром 14 мм и 15 поперечных - диаметром 22 мм. Примерный вес одной сетки равен 210 кг.

Арматурная сетка С - 2

монолитный тоннель опалубка бетонирование

Сетки С-3 размером 3200 х 3000 монтируются в основание тоннеля и в его верхнюю часть. Состоят из 13 продольных и 12 поперечных стержней диаметром 14 мм. Примерный вес одной сетки равен 93 кг.

Арматурная сетка С - 3

Отдельные стержни Ф-1 диаметром 22 мм монтируются по 3 штуки на метр длины тоннеля в верхнюю и нижнюю его части. Вес одного стержня равен 8 кг.

Итак, для выполнения арматурных работ потребуется 336 сеток: 84 сетки С-1, 84 сетки С-2, 168 сетки С-3, 720 стержней Ф-1. В том числе для выполнения работ в верхней части 252 сеток и 180 стержней, в нижней - 84 сетки и 360 стержней.

.4 Укрытие утеплителем неопалубленных поверхностей конструкции

неопалуб = 1,5*120 + 2*0,35*120 + 3,2*120 = 648 м2

.5 Контроль температуры

Для контроля температуры бетона в разном возрасте нужно определённое количество температурных скважин. Модуль поверхности конструкции равен 2,77 (подсчитано далее), количество температурных скважин на 100 м3 бетона - 18 штук.

Приблизительное число скважин во всём объёме бетона: = = 124 шт.

Итоговое количество замеров составит 929 шт (364 - нижняя часть, 565 - верхняя часть), т.к. в период подъёма температуры они должны проводиться через каждые 2 часа, во время остывания бетона - не реже 1 раза в сутки.

Таблица 1

Ведомость объемов работ

2. Калькуляция трудозатрат

Трудоёмкость какого-либо вида работ определяется по следующей формуле:

T=K×Hвр×Vp/8 (чел.-см.), где

Нвр  - норма времени , чел.-ч.;

К - коэффициент при норме времени;р - объём работ.

Примеры расчётов по некоторым видам работ:

К= 1.21 - коэффициент при норме времени

Установка опалубки на нижнюю часть:

Т = (1,21×0,4чел.-ч.×384,39)/8 = 23,3 чел.-см.

Распалубка нижней части:

Т = (1,21×0,13чел.-ч.× 384,39)/8 = 7,56 чел.-см.

Установка арматуры стержнями в нижнюю часть

Т = (1,21×8,5×3,2)/8 = 4,11чел.-см.

Бетонирование нижней части

Т = (1,21×0,22 чел.-ч.× 268,8 м3)/8 = 8,94 чел.-см.

Покрытие бетонной смеси утеплителем (нижняя часть)

Т = (1,21×0,21чел.-ч.×264)/8 = 8,39 чел.-см.

Контроль температуры(нижняя часть)

Т = (1,21×0,21 чел.-ч.×384шт.)/8 = 12,2 чел.-см.

Таблица 2

Ведомость трудозатрат

3. Расчёт опалубки

Для расчета опалубки приняты следующие исходные данные:

·   Норма времени на укладку бетонной смеси - 0,79 чел*ч,

·   Минимальное сечение бетонируемой стенки - 0,35 м х 3,2м,

·   Материал палубы и прогонов опалубки - фанера; модуль упругости Е = 8,5*104 кг/см2, модуль упругости Е для дерева = 105, сопротивление изгибу Ru = 2240 кг/см2 [3],

·   Толщина палубы опалубки - 12 мм,

·   Объёмная масса бетонной смеси  g = 2500 кг/м3.

При расчете опалубки массивов по несущей способности учитываются также:

·   давление при выгрузке бетонной смеси от сотрясений

qл = 600 кг/м2

давление бетонной смеси на боковые элементы опалубки

Р = g*(0,27*V+0.78)*k1*k2, где

g - объёмная масса бетонной смеси, кг/м3,

V - скорость бетонирования конструкции, м/ч,

k1 - коэффициент, учитывающий влияние пластичности бетонной смеси (k1 = 1),

k2 - коэффициент, учитывающий температуру бетонной смеси (k2 = 1).

выр = 1/Нвр = 1/0,79 = 1,27.

V = Hвыр / Sстенки = 1,27/(0,35*3,2) = 1,13 м/ч.

Р  = 2500 * (0,27*1,13 + 0,78) = 2713 кг /м2

Рmax = Р + qл = 2713 + 600 = 3313 кг/м2

Эпюра распределения нагрузки по высоте

Рн = P/2 + qл = 2713/2 + 600= 1956,5 кг/м2,

Рр = 1,3*Рн,

Рр = 1,3*1956,5 = 2543,45 кг/м2

Шаг установки прогонов из расчёта по несущей способности равен

L1см.

Шаг установки прогонов из расчета по деформациям равен

L1 см

Окончательно принимаем L1= 13 см.

Расстояние между схватками L2 определяется по нагрузке, собранной с полосы, шириной равной расстоянию между прогонами.

Определяем характеристики приведенного сечения.

Координата центра тяжести сечения

пр = ( F1 * y1 + F2 * y2 )/( F1 + F2) = (0,5*L1*δ2 + F2*(δ + h/2))/(L1*δ + F2) =  (0,5*13*(1,2)2 + 16*(1.2+4/2)) / (13*1.2+ 16) = 1.92 см.

Приведенный момент инерции

пр = J1 +( Yпр - Y1 )2 * F1 + J1 + (Y2 - Yпр )2 * F2 = (L1*δ3)/12 + (Yпр - δ/2)2 * L1* δ + E2/E1 * [J2 + (Yпр - (δ + Z0))2 * F2 ] = + (1.92 - 1,2/2)2*13*1,2 + 8,5*104/105*(21.3 + (1.92 - (1,2 + 4/2))2*16 = 70 см4.

Схема опалубки

L1 - расстояние между прогонами

Схема приведенного сечения и геометрическая схема бруска 40х40мм

L2 - расстояние между схватками (хомутами)

Приведенный момент сопротивления

пр  = Jпр/ Ymax =  = 36,5 см3.

Шаг расстановки схваток из расчета по несущей способности

2   =  = 45 см.

Шаг расстановки схваток из расчета по деформациям

 2   =  = 71 см

Окончательно принимаем расстояние между схватками L 2 = 45 см

Таблица 3

Спецификация элементов опалубки

Внутренняя опалубка объемно-переставная.

Наружная щитовая.

4. Расчет технологических параметров выдерживания бетона в зимнее время

Для выбора метода зимнего бетонирования подсчитаем модуль поверхности (Мп) для нижней и верхней части тоннеля:

= ,

где  - сумма охлаждаемых поверхностей,

= 3,2*120 + 0,5*2*120 + 2*120 + 3,2*120 = 744 + 384 = 1128

V - объём конструкции.

=384/422,4 = 0,91 м-1

= 744/268,8 = 2,77 м-1

При прочих равных условиях быстрее остывает конструкция с большим модулем поверхности. Для дальнейших расчётов примем наибольшую величину = 2,77 м-1.

В данном проекте рассчитывается металическая неутеплённая опалубка (материал палубы-фанера, прогоны и схватки  - деревянный брус), толщина опалубки - 12 мм.

Коэффициент теплопередачи опалубки при Vветра = 5 м/с принимаем равным 8,6.

Темп остывания конструкции:

 =

Сб - удельная теплоёмкость бетона, Сб=1,05 кДж/кг0С

γб - удельный вес бетона, γб = 2400 кг/м3

λб - коэффициент теплопроводности бетона, λб = 2,6Вт/м 0С

m = (8,6*2,77*3,6)/(1,05*2400*(1+1,14*((8,6)/(2.6*2,77)))) =0,014

Для выбора метода зимнего бетонирования необходимо, чтобы выполнялось условие:

R ≥ Rтр ± 5%

τост = , для г. Пермь tн.в. = - 20 0С

A = =83,35         B = = 0,128     n = = 2,56        tб.ср. =

прочность бетона в возрасте трёх суток, для бетона B20 R3 = 43%, Rтр = 70%

tб.ср. = tб.см - (tб.см. - tн.в.)* 0,015* Lтр., Lтр = 9 км

4.1 Метод термоса

А) Начальная температура бетона, уложенного в конструкцию

б.н = .30-(30-(-20))*0.015*9 = 23,250 С

Б) Время остывания бетона до 0o C

, где

tост = 71,43*LN( (23,25+20) / (20) ) = 55,09(ч)

В) Средняя температура бетона за период остывания

ср.ост. = 23,25/ (1.03+0.181*2,77+0.006*23,25) = 13,910 С

Г) Прочность бетона (%) за период остывания

,

R = 100 - 83,35*exp(-(0.128*(0.6+0.02*13,91)2.56*55,09)/(24)  = 32,39 %

Метод термоса не подходит, т. к. бетон не набирает требуемую прочность.

.2 Метод предварительного электроразогрева

Сущность метода состоит в доставке приготовленной бетонной смеси на строительную площадку, ее форсированном разогреве до заданной температуры электрическим током, укладке в опалубку разогретой смеси, уплотнении и  остывании конструкции по ожидаемому температурному режиму. Цель предварительного разогрева заключается в повышении начальной температуры уложенного в конструкцию бетона для увеличения интенсивности твердения, что позволяет снизить время выдерживания бетона в опалубке.

Принимаем температуру разогрева бетонной смеси равной 65 С.

tб.н. = 65-(65-(-20))*0.1 = 56,5 0С

m = 0,014

tост = 95,83 (ч)

tср.ост. = 11,480 С

Коэффициенты, учитывающие интенсивность твердения бетона:

A = =83,35         B = = 0,128     n = = 2,56        tб.ср. =

Прочность бетона (%) за период остывания

,

R = 100 - 83,35*exp(-(0.128*(0.6+0.02*11,48)2.56*95,83)/(24)  = 39,15%

Метод предварительного электроразогрева не отвечает предъявляемым требованиям.

4.3 Метод электропрогрева

Электропрогрев - это способ ускорения твердения бетона за счет тепла, выделяемого в нем при пропускании переменного электрического тока промышленной частоты непосредственно в конструкции.

Температура изотермического выдерживания , tиз = 650С

Начальная температура бетона, уложенного в конструкцию:

б.н = .30-(30-(-20))*0.015*9 = 23,250 С

1.       Скорость подъема температуры, Vпод = 5 с/ч (Мп =2,77<4)

- Время подъема температуры

tпод = 8,35 (часа)

-         Средняя температура бетона за период подъема температуры

ср.под. = 44,10 С

2.       Участок остывания

          время остывания бетона до 0 С

,

где m - темп остывания бетона.

tизм = 65 º

,

где k - коэффициент, учитывающий влияние экзотермии при твердении бетона (k = 0,8).

m = 0,018

tост = 80,38 (ч)<100ч, условие выполняется

Средняя температура бетона за период остывания

ср.ост. = 65/ (1.03+0.181*2,77+0.006*65) = 33,830 С

3.       Прочность бетона за период подъема температуры и остывания

 = 99,85% > 70% - метод электропрогрева отвечает предъявленным требованиям.

Сравнив результаты расчетов трех методов зимнего бетонирования, можно сделать вывод, что подходящим является метод  электропрогрева, так как при использовании этого метода бетон быстрее набирает требуемую прочность.

5.       Описание технологии производства работ

. Вся арматура заготавливается в виде сеток размером на всю высоту тоннеля для стен и на всю ширину для днища и перекрытия. Ширина сеток 3000 мм. Сетки монтируются в нахлестку на 100 мм. Стержневая арматура Ф-1 монтируется отдельными стержнями.

Арматурные сетки устанавливаются краном, стержневая арматура вручную.

В первую очередь устанавливаются сетки днища, затем сетки стенок, при бетонировании тоннеля устанавливаются сетки перекрытия и стержневая арматура.

Соединяются арматурные элементы в единую конструкцию сваркой, а в исключительных случаях  - вязкой.

При монтаже арматуры элементы необходимо установить в проектное положение, а также обеспечить защитный слой бетона заданной толщины, который предохраняет арматуру от коррозии. Для этого в конструкциях арматурных элементов предусмотрены специальные упоры - бетонные, пластмассовые или металлические фиксаторы, которые привязывают или надевают на арматурные стержни.

Смонтированную арматуру принимают с оформлением акта, оценивая при этом качество выполненных работ. Кроме контроля проектных размеров установленных сеток проверяют наличие и место расположения фиксаторов, а также прочность сборки арматурной конструкции, которая должна обеспечить неизменяемость формы при бетонировании.

. Одновременно с арматурными работами начинают монтаж опалубки. Разборно-переставная опалубка состоит из отдельных щитов и поддерживающих их частей: рёбер, схваток, стяжек.

Технологический процесс устройства опалубки состоит в следующем. Щиты опалубки устанавливают краном и закрепляют в проектном положении. Монтаж опалубки начинают с установки уголков и угловых щитов. Щиты крепят между собой  при помощи болтовых соединений, скобами. Опалубку устанавливают краном. На высоте опалубочные щиты поддерживают стойки с раскосами и связями, образуя леса.

Внутренняя опалубка объемно-переставная, внешняя - крупнощитовая.

После бетонирования и достижения бетоном распалубочной прочности поддерживающие устройства и щиты снимают и переставляют на новую позицию.

. Бетонная смесь доставляется на строительную площадку автобетоносмесителями. Укладка предварительно разогретой бетонной смеси производится краном при помощи бадьи.

Виброуплотнение смеси ведут внутренними вибраторами.

При бетонировании в зимних условиях необходимо создать и поддерживать температурно-влажностные условия, при которых бетон твердеет до приобретения им критической, или заданной прочности в минимальные сроки с наименьшими трудовыми затратами. Для этого необходимо использовать метод предварительного разогрева.

. Выдерживание бетонной смеси проводить в течение 98 часов (4 суток) в соответствии с требованиями выдерживания. Требуемая прочность 70 %.

. После бетонирования и достижения бетоном распалубочной прочности производится распалубка конструкции - поддерживающие  устройства и щиты снимают и переставляют на новую позицию.

. Контроль температур бетонной смеси осуществлять каждые 2 часа в первые сутки, один раз в смену в последующие трое суток и не реже 1 раза в сутки в остальное время выдерживания. Контроль температуры выполняет один человек.

.        Все работы проводить в строгом соответствии с графиком производства работ.

6. Выбор основных машин и механизмов

В качестве способа подачи бетонной смеси в конструкцию выбираем схему “Кран - бадья”.

.1 Выбор бадьи

Вычислим объем бетона, укладываемый в смену.

Vсм =

Тогда требуемая емкость бадьи равна

Vб =

Принимаем Vб = 0,8 м3

.2 Выбор крана

Кран выбираем по трём показателям: грузоподъёмность, подъём крюка, вылет стрелы.

1.      Грузоподъёмность

Qгр = к1Р1 + к2*(Р2 + Р3)

Р1 = Vбадьи * γб = 1 * 2500 = 2500 кг

Р2 - масса бадьи, Р2 = 370 кг

- масса строп, Р3 = 50 кг

к1 = 1,2; к2 = 1,1

Qгр = 1,2*1*2500 + 1,1*(50+370) = 3462 кг.

2.      Высота подъёма крюка

Нкр = Нт + hзап + Нб + hстроп,

Нт - высота тоннеля, Нт = 4,55 м,

hзап - высота запаса, hзап = 1 м,

Нб - длина бадьи, Нб = 2,82 м,

hстроп  - высота строп, hстроп = 1,2 м,

Нкр = 4,55+1+2,82+1,2 = 9,57 м.

3.      Вылет стрелы

Lстр = А + В  + С + S + Lr/2 = 3,2 + 2 + 2,85 + 2 + 2 = 12,05 м

Данным показателям соответствует пневмоколесный кран КС - 4361 А.

Грузовые и высотные характеристики крана КС - 4361 А даны на графике.

.3 Выбор автобетоносмесителя

Сменная эксплуатационная производительность транспортного средства.

Определим требуемое количество транспортных средств.

.

Принимаем 2 автобетоносмесителя марки СБ-92-1А.

6.4 Выбор вибраторов

Работы по вибрированию бетонной смеси производятся с помощью внутреннего вибратора ИВ - 27. Поскольку в работе принимает участие два звена бетонщиков,  то вибраторов будет 3: 

Nвибр = 2 * Nзв

График грузовых и высотных характеристик крана КС - 4361 А.

7. Разработка графика производства работ

.1 Комплексный график

1.      Бетонирование основания

2 бетонщика: один - 4-го разряда, один 2-го разряда

τб = = =1.04 принимаем 1 смену.

2.      Опалубка нижней части и установка арматуры в нижнюю часть:

2 плотника-строителя: один - 4-го разряда, один 2-го разряда

арматурщика: один - 4-го разряда, три 2-го разряда

τ = =  = 6,5 = 6 смен.

3. Бетонирование нижней части:

Поскольку бетонирование является ведущим процессом, то количество захваток определяем именно для него.

2       бетонщика: один - 4-го разряда, один 2-го разряда

τб = =  = 4,47 принимаем 4 смены

Тб - трудоёмкость бетонирования

n - число бетонщиков (согласно ЕНиР в одном звене два бетонщика  - один 4-го разряда, один 2-го разряда.)

Принимаем 4 захватки.

В одну смену бетонируется одна захватка, поэтому количество смен также составит N=4.

4.      Распалубка нижнеё части и опалубка тоннеля, армирование тоннеля:

2 слесоря-строителя: один - 3-го разряда, один 2-го разряда

слесоря-строителя: один - 4-го разряда, один 3-го разряда

арматурщика: один - 4-го разряда, три 2-го разряда

τ = =  = 5,83 смен принимаем 5 смен:

5.      Бетонирование тоннеля:

4 бетонщика: два - 4-го разряда, два 2-го разряда

τб = =  = 12,62 принимаем 12 смен.

Тб - трудоёмкость бетонирования

n - число бетонщиков (согласно ЕНиР в одном звене два бетонщика  - один 4-го разряда, один 2-го

разряда.)

Принимаем 12 захваток.

В одну смену бетонируется одна захватка, поэтому количество смен также составит N=12.

6.      Распалубка тоннеля:

4 слесоря-строителя: два - 3-го разряда, два 2-го разряда.

τрасп = =  = 8,47 принимаем 8 cмен

Коэффициент оборачиваемости опалубки:

Коб = 1

Число комплектов опалубки:= 9

8. Технико-экономические показатели

Таблица 4

9. Мероприятия по технике безопасности

При производстве работ по зимнему бетонированию фундаментов должны соблюдаться требования по технике безопасности, изложенные в главе СНиП 12-04-2002. Безопасность в строительстве. Часть 2.

Опалубку, применяемую для возведения монолитных железобетонных конструкций, необходимо изготовлять и применять в соответствии с проектом производства работ (ППР), утверждённом в установленном порядке.

При установке элементов опалубки в несколько ярусов, каждый последующий ярус следует устанавливать только после закрепления нижнего яруса.