ВВЕДЕНИЕ В КИНЕМАТИКУ. ВЕКТОРНЫЙ СПОСОБ ЗАДАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ТОЧКИ.

Тема 1. Строительные грузы и их транспортировка– 2 часа

План лекции:

1. Назначение строительных грузов и их классификация

2. Виды транспортных средств, применяемые в строительстве

3. Приемы и средства механизации выполнения погрузочно-разгрузочных работ

Классификация строительных грузов и видов транспорта

При возведении любого здания или сооружения выполняют опре­деленные транспортные и погрузочно-разгрузочные работы, связанные с доставкой от мест изготовления на строительную площадку материа­лов, полуфабрикатов и изделий. Доставка этих материалов является комплексным процессом, включающим погрузку, транспортировку, разгрузку и складирование. Для возведения конструкций одноэтажного промышленного здания доставляют до 150 кг конструкций на 1 м³ объема здания, для жилого полносборного – 250 кг, кирпичного – 500 кг. В стоимости некоторых строительных материалов транспортные расходы иногда превышают затраты по добыче или изготовлению. Стоимость транспортировки 1 т горного песка в 5 раз превышает за­траты на разработку.

Доставляемые для возведения сооружения элементы именуют строительными грузами. Многообразные строительные грузы клас­сифицируют по их физическим и геометрическим характеристикам на 9 видов:

· сыпучие – песок, щебень, гравий, грунты, строительный мусор;

· порошкообразные – цемент, известь, гипс, мел;

· тестообразные – бетонная смесь, раствор, известковое тесто;

· мелкоштучные – кирпич, мелкие блоки, бутовый камень, асфальт в плитках, бидоны с краской, грузы в ящиках и мешках;

· штучные – оконные и дверные блоки, железобетонные панели и плиты;

· длинномерные – железобетонные и стальные колонны, фермы, тру­бы, лесоматериалы;

· крупнообъемные – санитарно-технические кабины, блок-комнаты, блоки лифтовых шахт, крупногабаритные контейнеры;

· жидкие – бензин, керосин, смазочные материалы;

· тяжеловесные – железобетонные элементы значительной массы, технологическое оборудование, строительные машины, доставляемые на строительную площадку на транспортных средствах.

Исходя из разнообразия строительных грузов, их геометрических параметров и физических характеристик в строительстве, нашли при­менение самые разнообразные средства транспортирования разнород­ных грузов, разработаны соответствующие средства их погрузки и раз­грузки.

Транспортирование строительных грузов

Доставку грузов осуществляют различными видами транспорта. Транспортными называют процессы по перемещению строитель­ных материалов, полуфабрикатов и готовых изделий от места их до­бычи, изготовления или погрузки до объектов строительства, вы­полняемые с помощью различных средств транспорта. Транспорти­ровку строительных грузов осуществляют вертикальным и горизон­тальным транспортом. Вертикальный транспорт предназначен для выполнения погрузочных работ на заводах-поставщиках строитель­ных конструкций, разгрузочных работ при приемке поступивших на строительную площадку материалов и изделий, при транспорти­ровании грузов по вертикали с земли к месту производства работ. Горизонтальным транспортом строительные грузы перевозят от места их получения до объектов строительства и непосредственно на самих объектах, если возводят не отдельное здание, а целый строительный комплекс.

По отношению к строительной площадке горизонтальный транспорт подразделяют на внешний и объектный. Внешним транспортом строительные конструкции, материалы, технологическое оборудова­ние поступает на строительную площадку с заводов-поставщиков, карьеров, центральных складов или со своих производственных пред­приятий к строящимся объектам. Объектный транспорт предназна­чен для перемещения строительных грузов в пределах строительной площадки.

В строительстве перевозку грузов осуществляют всеми видами современного транспорта.

Автомобильным транспортом осуществляют около 80% всех перевозок строительных грузов. Достоинства автомобилей — большая скорость, высокая маневренность, способность передвигаться по кривым участкам с малым радиусом закругления, преодолевать крутые подъе­мы дорог, возможность доставлять разнообразные грузы непосредст­венно к объекту строительства. Этот вид транспорта получил наиболее широкое применение в условиях жилищного строительства.

Тракторный транспорт используют для перемещения, в основном, тяжелых грузов по плохим дорогам и в условиях бездорожья. Недостатки –ограниченная возможность использования в городских условиях и при значительных расстояниях перевозки вследствие малых скоростей передвижения.

Железнодорожный транспорт обслуживает 13...18% общего количества перевозок строительных грузов и является в основном внешним транспортом для перевозки на большие расстояния. Железнодорожный транспорт требует больших первоначальных затрат, однако при крупных объемах строительно-монтажных работ и при поступлении основных грузов по рельсовым путям эти затраты в процессе эксплуатации быстро окупаются.

Водный транспорт – наиболее дешевый вид транспорта, особенно при перевозках на значительные расстояния и обслуживает до 5 % пе­ревозок грузов на строительные площадки. Один из главных недостатков – сезонность использования.

Воздушный транспорт используют для доставки грузов в трудно­доступные места большегрузными самолетами и монтажа отдельных конструкций и даже сооружений вертолетами и специальными дирижаблями.

Специальный транспорт – подвесные канатные дороги, трубопроводный транспорт, пневмотранспорт, гидротранспорт, транспорт с помощью звеньевых ленточных транспортеров. Эти виды транспорта применяют, в основном, при сильно пересеченной местности и при наличии водных преград.

К специальным видам транспорта можно отнести транспортные средства технологического назначения, в которых совмещены процессы транспортирования с технологической переработкой этого строительного груза. К таким транспортным средствам относят автобетоносмесители, в которых одновременно выполняются процессы приготовления и транспортирования на строительную площадку бетонной смеси, автобетононасосы – совмещают транспортировку смеси на значи­тельное расстояние и ее укладку, автобетоновозы – перемещение и перемешивание смеси. Транспортные средства технологического назначения перспективны и в современном строительстве уже играют существенную роль.

Обоснование выбора средств транспорта

Значительный удельный вес транспортных процессов при огром­ной номенклатуре доставляемых строительных грузов требует выбора оптимальных транспортных средств, направления грузопотоков, комплексной механизации погрузки и разгрузки, сокращения и ликвидации перегрузок, сокращения дальности перевозок. Выбор транспортных средств зависит от многих факторов:

· вида перевозимого груза – штучные, сыпучие или жидкие материа­лы;

· размеров и массы конструкций и деталей — длинномерные, пло­ские, тонкостенные элементы;

· способа транспортирования – в горизонтальном, вертикальном или наклонном положении;

· габаритов пространственных элементов;

· дальности транспортирования груза;

· допустимой скорости транспортирования груза;

· способа разгрузки привезенного груза;

· вида дороги, ее состояния и величины продольного уклона;

· температуры перевозимого материала и наружного воздуха;

· условий транспортирования - открытым или закрытым способом.

Если исходя из этих факторов, рассматривать автомобильный транспорт, то выбирают тип автомобиля, тягача, прицепа или полу­прицепа.

В общем виде обоснование выбора транспортирования грузов включает первоначальное определение типа транспорта для наиболее эффективной доставки на данную строительную площадку с учетом расположения основных поставщиков, а на втором этапе из этого типа выбирают самые целесообразные виды транспорта.

Основные критерии, по которым оценивают транспортные средства в строительстве, можно разделить на три группы:

· технические – грузоподъемность, проходимость, маневренность, габариты, осевые нагрузки, приспособленность к погрузочно-разгрузочным операциям;

· технологические – обеспечение сохранности грузов, сторона разгрузки;

· экономические – себестоимость доставки.

Автомобильный транспорт целесообразно использовать при доставке всех грузов на расстояниях до 200 км (за рубежом используют и при транспортировке на большие расстояния), в труднодоступных районах, при наличии грузов, негабаритных для железнодорожного транспорта. В сельской местности автомобильный транспорт и тракторы доставляют грузы практически на любые расстояния. Железнодорожный транспорт рационален при тяжелых грузах и оборудовании, при сосредоточенном строительстве крупных объектов. Речной транс­порт удобен для использования при сосредоточенном строительстве в районах, непосредственно примыкающих к акватории рек и имеющих специальное портовое оборудование.

Воздушный транспорт используют в исключительных случаях для транспортировки и монтажа отдельных уникальных конструкций, если доставка и использование другого монтажного оборудования неэффективны по экономическим и временным факторам. В основном этот вид транспорта применим в труднодоступных районах Сибири и Крайнего Севера для объектов, не имеющих собственной производственной базы, водных и наземных путей коммуникаций, или в периоды, когда другие виды транспорта невозможно использовать по климатическим условиям.

Смешанные способы доставки грузов применяют, когда в определенных регионах технически невозможно организовать движение некоторых видов транспорта из-за отсутствия железных или автомобильных дорог, наличия водных преград или если доставка смешанным способом даже с учетом дополнительных перегрузок грузов оказывается экономически выгодной.

Безрельсовый транспорт. Подвижной состав автомобильного транспорта

Основными видами безрельсового транспорта являются автомобильный и тракторный. Достоинства безрельсового транспорта – относительно небольшие капитальные вложения, незначительные расходы на погрузочно-разгрузочных работах, возможность доставлять строительные грузы к местам их использования и в необходимое время. Автомобили могут перемещаться по дорогам с большими продольными уклонами и малыми радиусами поворота.

Существуют два вида автомобильного транспорта. В первом – двигатель совмещен с бункером перемещения груза – кузовом, во втором – двигатель отделен от кузова, в результате получаются тягачи с прицепами и полуприцепами. По второму принципу устроен и тракторный транспорт.

По назначению средства автомобильного транспорта классифицируют на две группы: автомобили общетранспортного назначения (грузовые бортовые машины, самосвалы, автопоезда в составе автомобиля и прицепов) и специализированные автотранспортные средства.

Автомобили бортовые или общего назначения применяют для перевозки разнообразных строительных грузов – кирпича, сборных железобетонных конструкций, пакетированных материалов, продукции деревообрабатывающих предприятий. Для более полного использования тяговой мощности двигателя часто применяют дополнительно прицепы одноосные, двухосные, полуприцепы и автопоезда, состоящие из седельного тягача и навешиваемых на его седельно-сцепное устройство специализированных полуприцепов. Находят широкое распространение бортовые автомобили повышенной проходимости, имеющие две или три ведущие оси.

а – автосамосвал; б – автопоезд с самосвальными прицепами; в – автомобиль с увеличенной вместимостью кузова; г – авторастворовоз; д – автобетоновоз; е – битумовоз; ж – бортовой автомобиль для доставки кирпича; з – плитовоз; и – балковоз; к – панелевоз; л – фермовоз; м – сантех- кабиновоз

Рисунок 1 – Автотранспортные средства для доставки строительных грузов

Автомобили-самосвалы используют для перевозки сыпучих строительных грузов, грунтов, строительного мусора. Достоинства самосвалов – механическая разгрузка перевозимого груза. Самосвалы по типу кузова подразделяют на универсальные и специальные, предназначенные для перевозки только одного вида груза. По направлению разгрузки самосвалы бывают трех типов – с разгрузкой назад, боковой на одну или две стороны, с разгрузкой на три стороны. Нашли применение автопоезда с самосвальными прицепами и землевозы. Материалы, имеющие малую плотность подобно керамзиту, в целях полного использования грузоподъемности транспортируют на специальных автомобилях с увеличенной вместимостью кузова до 40 м³. Только в исключительных случаях раствор и бетонную смесь транспортируют автосамосвалами, что неэффективно из-за возможного расслоения смеси, подверженности перевозимого груза внешним атмосферным воздействиям и потерям в пути цементного (известкового) молока, вытекающего из заднего борта.

За последние годы парк самосвалов полностью обновился. Кременчугский автозавод выпускает трехосные самосвалы КрАЗ-6510 с 8-кубовым кузовом с задней разгрузкой грузоподъемностью 13,5 т, КрАЗ-65055 с 10-кубовым кузовом на 16 т, КрАЗ-65032 полноприводной модификации грузоподъемностью 15 т. Минский автозавод также освоил трехосные самосвалы. Модель МАЗ-5516 перевозит 16 т в кузове ковшового типа объемом 10,5 м³. Полноприводной самосвал МАЗ-55165 в состоянии перевозить 15 т груза, а самосвальный автопоезд МАЗ-5552 совместно с прицепом перевозит 31,6 т груза и имеет возможность разгрузки с трех сторон. В Белоруссии освоено производство самосвала МЗКТ-6525 Волат, это единственный в своем классе полноприводной самосвал с односкатной ошиновкой всех колес, способный перевозить 21 т груза.

КамАЗ до последнего времени выпускал только строительные самосвалы КамАЗ-55111 грузоподъемностью 13 т. В настоящее время освоен выпуск тяжелого самосвала КамАЗ-6520 грузоподъемностью 20 т, 15-тонный КамАЗ-65115-04 и полноприводной трехосный КамАЗ-65111 грузоподъемностью 14 т. Московский ЗИЛ освоил производство 10-тонного самосвала ЗИЛ-4514 на шасси семейства трехосных автомобилей. Совместное российско-итальянское предприятие ИВЕКО-УралАЗ освоило выпуск 20-тонного самосвала Урал-ИВЕКО-6329, изначально предназначенного для эксплуатации в тяжелых дорожных и климатических условиях.

Чешская Татра разработала специально для России самосвал Татра 815-24 под названием «Ямал», в кузове ковшового типа которого объемом 13 м³ можно перевозить до 22 т груза в условиях бездорожья. Фирма Даймлер специально для Нового Уренгоя выпускает самосвал Мерседес-Бенц грузоподъемностью 20 т с объемом кузова 12,5 м³.

Автомобили специального назначения предназначены для перевозки в сохранном состоянии группы однородных грузов – панелевозы, лесовозы, или одного вида – цистерны для цемента. Часто используют специализированные прицепы и полуприцепы в сцепе с тягачем для перевозки сборных железобетонных конструкций – ферм, балок, панелей или тяжелых неделимых грузов. Нашли широкое применение специальные полуприцепы – цементовозы, известковозы, растворовозы. Все шире начинают применять автомобили, выполняющие одновременно с перемещением грузов и их технологическую обработку – автобетоносмесители, автогудронаторы, авторастворовозы.

Количество автомобилей N, требуемое для перевозки груза Q:

где Т_ц – минимальное время одного рейса автомобиля;

Т – время работы транспорта;

q – грузоподъемность автомашины.

Минимальное время одного рейса автомобиля:

где Т_п, Т_пр, Т_р, Т_м – продолжительность погрузки, пробега, разгрузки, маневров соответственно.

Время пробега автомобиля в оба конца

где L – расстояние перевозки:

V – средняя скорость движения транспорта.

Работа автотранспорта считается рациональной, если коэффициент использования его грузоподъемности в течение смены приближается к единице:

где Q_ф – фактическая масса груза, перевезенного за смену, т;

q – грузоподъемность автомобиля, т;

n – число рейсов в смену.

Организацию доставки разнообразных строительных грузов можно осуществлять по нескольким основным схемам.

При маятниковой схеме автотранспортные средства – самосвал, бортовая автомашина, тягач с неотцепляемым прицепом грузов определенное время простаивают под погрузкой и разгрузкой этого груза. Маятниковая схема автотранспортных перевозок эффективна при наличии приобъектных складов или при сосредоточенном строительстве сооружений из однотипных конструктивных элементов. В этом случае в транспортном цикле бывают задействованы специализированные автопоезда, когда отдельный поезд или группа автопоездов перевозят изделия определенной номенклатуры с их разгрузкой по частям у строящихся однотипных объектов.

Маятниково-челночную схему характеризуют значительно меньшие простои транспортного средства. С помощью тягача на стройплощадку привозят прицеп с грузом, отцепляют его, прицепляют свободный, возвращаются с ним к месту погрузки на завод, отцепляют прицеп, оставляя его под загрузку, прицепляют ранее загруженный прицеп и отвозят его к месту назначения. За транспортным средством фактически оказываются закрепленными три прицепа - один находится под разгрузкой, другой - под погрузкой, третий в это время транспортируется.

Существует и третья, челночно-кольцевая схема доставки грузов с помощью панелевоза и нескольких прицепов. Прибыв на объект и отцепив прицеп, панелевоз уезжает на второй объект, где отцепляет другой прицеп, или разгружается. Возможна разгрузка на третьем объекте, откуда панелевоз со свободными прицепами направляется на завод за очередной партией груза. Достоинства схемы – более полное использование грузоподъемности транспортного средства и сокращение простоев. В то же время возрастает продолжительность маневрирования, установки прицепа под разгрузку, так как маневренность автомашины с одним-двумя прицепами, особенно в стесненных условиях проездов и строительных площадок резко затрудняется.

Конструкции автомобильных дорог

При любом строительстве необходимо первоначально выполнить инженерную подготовку строительной площадки, в соответствии с генпланом проложить постоянные автомобильные дороги и проезды целью экономии ресурсов эти дороги устраивают без верхнего асфальтового покрытия с тем, чтобы при завершении строительства выполнить необходимый ремонт основания и устроить верхнее покрытие. Часто генплан и стройгенплан не совпадают, поэтому необходимо прокладывать временные подъездные пути, соединяющие строительные площадки с общей сетью автомобильных дорог и внутрипостроечные дороги, которые прокладывают до начала возведения основных объек­тов и по которым перевозят грузы внутри строительной площадки.

В зависимости от класса и эксплуатационных свойств автомобиль­ные дороги в строительстве классифицируют:

· улучшенные (постоянные), устраиваемые на прочном основании с верхним покрытием из асфальтобетона или железобетона;

· из бетонных и железобетонных плит, укладываемых на песчано-гравийное основание;

· профилированные грунтовые, укрепленные песком, щебнем, гравием;

· временные из железобетонных плит, устраиваемые по естественному основанию.

Выбор типа конструкции дорожных одежд зависит от назначения дороги, климатических условий, уровня грунтовых вод, вида грунта земляного полотна и характеристики подстилающего слоя.

Дороги на строительных площадках могут быть тупиковыми и кольцевыми, должны быть предусмотрены разворотные площадки и разъезды. Ширина дорожного покрытия автомобильной дороги при однополосном движении должна быть не менее 3,5 м, а при двухполосном с уширением для стоянки машин при разгрузке – 6 м. При использовании тяжелых машин и автопоездов, доставке длинномерных грузов ширину проезжей части увеличивают до 8...12 м. Обычно минимальный радиус закругления дорог принимают 12 м, но при этом увеличивают ширину проезжей части на закруглении. Так при ширине дороги 3,5 м на закруглении ширина ее возрастает до 5,0 м.

Основные составные части автомобильной дороги внегородского типа:

· полоса отвода – участок по ширине, отводимый для строительства дороги;

· проезжая часть дороги – средняя часть полосы отвода, по которой происходит движение транспорта;

· обочины – полосы с обеих сторон проезжей части, служащие упорами для ее одежды и предназначенные для стоянки транспорта;

· дорожное полотно – проезжая часть вместе с обочинами;

· кюветы – водосточные канавы треугольной или трапецеидальной формы для отвода воды с поверхности полотна дороги с минимальным уклоном 3%, устраиваемые непосредственно за обочинами;

· обрезы – участки земли, располагаемые за кюветами до самых гра­ниц отвода, служащие для объездов и складирования материалов во время ремонта дороги;

· виражи – односкатные участки на закруглениях дороги с уклоном в сторону центра закругления и уширением дороги в этом месте на 1...2 м.

Для предохранения земляного полотна от намокания проезжей части придают серповидный двускатный поперечный профиль с уклоном 3...5% для фунтовых дорог и 1,5...2% - для улучшенных; обочины имеют уклоны 5...6%.

Автомобильные дороги состоят из земляного полотна, дорожной одежды и инженерных сооружений – мостов, труб и т. д. Земляное полотно – спрофилированная поверхность грунта в насыпи или выемке. Оно должно отвечать требованиям устойчивости дорожной одежды при любом изменении температурного и водного режимов. Дорожная одежда покрывает земляное полотно и передает на него нагрузку от транспортных средств. Дорожное покрытие устраивают в зависимости от капитальности самой дороги. Основание часто состоит из двух слоев. Верхний слой, выполненный из бетона, железобето­на, щебня и гравия, воспринимает основные эксплуатационные нагруз­ки. Нижний слой, обладающий необходимой несущей способностью, должен хорошо дренировать воду и его обычно устраивают из щебня, гравия и песка.

В качестве железобетонных дорожных плит применяют плиты прямоугольной и клиновидной формы в плане. Покрытия из прямоугольных дорожных плит (длиной 2,5...3 м, шириной 1...1,5 м, толщиной 0,14...0,22 м и массой 0,63-1,8 т) просты в устройстве, могут воспринимать повышенные нагрузки, пригодны для эксплуатации сразу после укладки в любое время года, при любой погоде. Дороги часто устраивают колейными – одно- и двухпутными с разъездами. Клиновидные плиты позволяют устраивать покрытие проезжей части сразу на всю ширину дороги и с любым радиусом на поворотах (без укладки моно­литного бетона). На прямых участках покрытие монтируют чередова­нием широкой и узкой сторон.

Рельсовый транспорт. Подвижной состав железных дорог

Железнодорожный транспорт занимает важное место в перевозках строительных грузов и выполняет внешние, внутрикарьерные и прочие виды перевозок. Достоинства железнодорожного транспорта – сравнительно низкая стоимость перевозок, возможность благодаря большой грузоподъемности единиц подвижного состава использовать небольшое количество транспортных средств для доставки значительных грузов, независимость от погодных условий. Эти достоинства особенно полно реализуются при транспортировании грузов на расстояния, превышающие 200 км. При малых расстояниях перевозок значительно возрастает время под погрузкой и разгрузкой и связанные с ними простои, а значит, резко увеличивается себестоимость перевозки грузов.

Основными тяговыми средствами железнодорожного транспорта являются мотовозы с двигателями внутреннего сгорания, тепловозы с более мощными двигателями (не требующие большого количества воды, как паровозы), электровозы, имеющие более высокий КПД по сравнению с тепловозами, большую мощность, а значит и общую массу перевозимых грузов.

Современный парк бункеров для перевозки грузов характеризуется многообразием типов и конструкций, вызванных необходимостью учета различных требований: сохранности перевозимого груза, механизации разгрузки, взвешивания, дозирования грузов и т. д. Основные типы бункеров перемещения (подвижного состава) (рисунок 2) следующие:

· крытые вагоны, выпускаемые с боковыми люками, дверными про­емами и раздвижной крышей, что обеспечивает перевозку широкой номенклатуры строительных грузов;

· полувагоны для перевозки различных сыпучих, длинномерных и других строительных грузов и могут иметь люки в полу, боковых и торцевых стенках, одно- или двухскатный пол; платформы для перевозки различных железобетонных изделий, лесоматериалов, оборудования;

· крытые вагоны-хопперы для транспортирования цемента, извести и других порошкообразных грузов, требующих защиты от атмосферных осадков. В крыше таких вагонов имеются продольные и круглые загрузочные люки, а внизу кузова – люки со специальными пневматическими разгрузочными механизмами. Вагоны-хопперы выпускают различных модификаций, отличающихся формами, количеством колесных пар и объемами перевозимых грузов;

· цистерны для перевозки цемента, других сыпучих и наливных грузов. Кузовом является емкость цилиндрической формы, оборудованная верхним загрузочным и нижним разгрузочным сливами;

· вагоны-самосвалы (думпкары) для транспортировки щебня, гравия, песка, глины, других сыпучих грузов и пород, разрабатываемых при производстве вскрышных работ. Они могут разгружаться в сторону за счет поднимающихся и откидывающихся продольных бортов или опрокидыванием самого вагона;

· вагоны специализированного назначения для перевозки определенного груза в тяжелых условиях; они имеют усиленные ходовые части из-за увеличенных нагрузок на них.

Для разгрузки железнодорожных бункеров используют вагоноопрокидыватели, мостовые, железнодорожные и гусеничные краны, оборудованные крюком, грейфером, электромагнитом и другими грузозахватными приспособлениями. Вагоны часто разгружают автопогрузчиками, цистерны с нижним сливом – приборами пневморазгрузки, с верхним сливом – с помощью насосов. Для ускорения процесса разгрузки специально оборудуют площадки вагоноопрокидывателями, эстакадами, повышенными путями с приемными устройствами или площадками с одной или двух сторон железнодорожных путей, приемными бункерами, расположенными между рельсами.

а – крытый вагон; 6 – платформа; в – цистерна; г – полувагон; д – вагон-хоппер; е – думпкар

Рисунок 2 – Подвижной состав железнодорожного транспорта

Конструкции железных дорог

Рельсовые пути в зависимости от требований, предъявляемых к ним в процессе проектирования, строительства и эксплуатации, подразделяют:

· дороги общей сети страны;

· железные дороги промышленных предприятий; они не включены в общеказахстанскую сеть и предназначены для перевозки рабочих и грузов промышленных предприятий;

· железные дороги строительных площадок, которые в свою оче­редь классифицируют на подъездные пути, соединяющие строительные площадки с общей сетью железных дорог, пристанями, сырьевыми базами, и обслуживающие перевозки в пределах строительной площадки. внутриплощадочные пути,

Железные дороги строительной площадки устраивают широкой колеи, если железнодорожный транспорт предусмотрен в проекте строящегося предприятия; или при большом объеме доставляемых им грузов на строительную площадку (более 1 млн. т в год). Узкоколейные дороги используют при перевозках грузов из карьеров на строительную площадку, если по каким-то причинам нельзя задействовать более эффективные виды транспорта - автомобили, троллейвозы, транспортеры большой протяженности.

Дороги широкой колеи возводят шириной 1520 мм, узкой колеи – 750 мм, ширина дорог за рубежом в большинстве случаев 1435 мм. Ширина дорог – расстояние между внутренними гранями головок рельсов.

Железные дороги по сроку службы, а значит, капитальности и качества их устройства, подразделяют на постоянные и временные. Постоянные пути устраивают для эксплуатации строящегося промышленного предприятия и используют их на период строительства для перевозки грузов и пассажиров. Временные пути прокладывают в местах производства работ и переносят по мере продвижения строительных работ с участка на участок; они предназначены для перемещения железнодорожных кранов или подвозки строительных материалов к месту производства работ.

Железнодорожный путь состоит из следующих основных частей: верхнего и нижнего строений, инженерных сооружений – мостов, труб, туннелей.

Верхнее строение пути – рельсы, которые соединяют на накладках и подкладках к шпалам и балласт. Рельсы выпускают сле­дующих марок Р-75; Р-65; Р-50; Р-43, цифра обозначает массу 1 п. м пути. Чем тяжелее рельсы, тем капитальнее путь. Длина рельсов 12,5 и 25 м, в настоящее время в связи с изменением марок стали появилась возможность рельсы сваривать плетями до 800 м и устраивать так называемый «бархатный путь». Чем меньше стыков рельсов, тем меньше износ их и колесных пар.

Шпалы служат для крепления стальных рельсов и передачи давления от рельса на балласт. Они могут быть деревянными, пропитанными для долговечности креозотом, металлическими и железобетонными. На 1 км пути укладывают от 1440 до 2000 шт. шпал; чем их больше, тем лучше и капитальнее железнодорожный путь. Размеры стандартных деревянных шпал – высота 12,6 см, ширина 21,5 см, длина 2,7 м, шпалы из других материалов имеют меньшее сечение.

Балласт – песчаная или гравелистая призма высотой 15...30 см, в которую втапливают шпалы. Балластный слой укладывают из хорошо дренирующего материала (песок, шлак, гравий, щебень), обеспечивающего пропуск атмосферных вод с последующим направленным их стоком в кюветы. Чем лучше и прочнее балласт, тем большие скорости можно допускать, тем меньше износ шеек у бандажей колес, так как на них оседает меньше пыли и грязи. Тип рельсов, шпал и толщину балластного слоя принимают в зависимости от капитальности дорог и нагрузки, приходящейся на ось подвижного состава. К верхнему строению пути также относят поворотные круги с креплениями и стрелочные переводы.

К нижнему строению относят земляное полотно, которое является одним из главнейших элементов железнодорожного пути, от состояния которого зависит исправность верхнего строения. Основные требования к земляному полотну - прочность и устойчивость во времени. Ширину полотна определяют необходимостью размещения на нем балластного слоя и устройства обочин шириной 0,25...0,4 м. Для стока атмосферных вод верхняя площадка земляного полотна однопутных дорог имеет сливную призму высотой 0,15 м. Земляное полотно уст­раивают в виде насыпей и выемок по типовым поперечным профилям.

Железнодорожное полотно с прилегающими участками местности включает в себя следующие элементы:

· полосу отчуждения – участок земли, отводимый для строительства железной дороги; она, как правило, проходит по границам лесопосадок или снегозащиты и служит для возможного расширения дороги в будущем;

· сливную призму, предназначенную для организации стока воды с полотна дороги; ширина ее зависит от количества принятых путей;

· откосы, зависящие от категории грунта, заложение их может быть от 1: 1,25 до 1: 1,5;

· кюветы, устраиваемые с двух сторон полотна, служат для отвода воды; их глубина 30 см, продольный уклон от 0,005 до 0,01;

· нагорную канаву, предназначенную для недопущения воды к месту строительства дороги и в период ее эксплуатации;

· резервы – выемки, устраиваемые с обеих сторон дороги, грунт которых используют для устройства железнодорожной насыпи;

· кавальеры – места, куда перемещают излишний грунт при устройстве железнодорожного пути в выемке. Они расположены справа и слева от пути и объем их равен объему выемок;

· банкет – насыпь, служащая для ограждения сооружения от воды; их устраивают с одной или двух сторон от железнодорожного полотна;

· банкетные канавы, предназначенные для ограждения банкетов от размывания.

Важной характеристикой железнодорожного пути является его продольный уклон, который обычно определяют в тысячных долях процента, например 15°/₀₀ или 0,0015. Уклон участка пути измеряют отношением разности отметок конечных точек участка с однообразным уклоном к длине горизонтальной проекции этого участка, т. е. тангенсом угла наклона.

Продольный уклон, тип рельсов, количество шпал на 1 км пути, возможные закругления и другие факторы оказывают важное влияние на основные эксплуатационные показатели участков железной дороги – пропускную и провозную способность. Пропускная способность – наибольшее количество поездов, которое можно пропустить по участку пути за единицу времени (час, смену, сутки). Провозная способность – наибольшее количество грузов, которое можно перевезти подвижным составом на определенном участке пути за единицу времени (т/сут). Зависимость провозной и пропускной возможностей участка пути, например, между двумя станциями, выражают графиками движения, которые являются документами, характеризующими фактическую работу транспорта во времени.

Специальные виды горизонтального транспорта

Эта группа транспорта очень многочисленна. К ней относят как специализированные виды автомобильного и железнодорожного транспорта, так и применяемые в особых условиях строительства -при транспортировании материалов через овраги, реки, по крутым склонам гор.

Автобетоносмесители предназначены для транспортирования и доставки потребителю отдозированных компонентов бетонной смеси, готовой бетонной смеси, приготовления бетонной смеси (подвижной и малоподвижной) в пути следования или по прибытию на строительную площадку. С технологической точки зрения автобетоносмесители являются наиболее совершенным видом специализированного транспорта для перевозки бетонной смеси, особенно для объектов, удаленных от районного бетонного завода на расстояния, превышающие технологически допустимые для товарных бетонов, в случаях невозможности или неэффективности сооружения приобъектных бетоносмесительных установок.

Авторастворовозы используют для перевозки и порционной выдачи строительного раствора на объектах. Технологическое оборудование включает цистерну, покрытую теплоизоляционным материалом и снаружи облицованную листовой сталью; она позволяет использовать авторастворовоз при температурах до – 5°С. В верхней части цистерны имеют откидные двустворчатые крышки для залива раствора, а в нижней задней части – выгрузочное отверстие с затвором-отсекателем, позволяющим выливать раствор порциями. Внутри цистерны имеют лопастной вал для перемешивания и перемещения раствора к выгрузочному отверстию.

Автобитумовозы и автогудронаторы предназначены для транспортировки битумных материалов с температурой до 200° С от нефтеперерабатывающих заводов к месту производства работ. Конструкция автобитумовозов представляет собой теплоизолированную цистерну с наружной облицовкой. Внутри цистерны имеются две перегородки для придания большей жесткости и гашения гидравлических ударов и две трубы системы подогрева битума. Имеется загрузочное отверстие и фланец для присоединения сливного трубопровода. Конструкция ав­тобитумовоза позволяет сохранять температуру битума в цистерне при транспортировании без его подогрева и подогревать битум при необ­ходимости до рабочей температуры.

Автоцементовозы используют для бестарной перевозки порошкообразных и пылевидных строительных грузов. Их выпускают двух типов: с пневматической разгрузкой и пневматической самозагрузкой и разгрузкой. Первый тип предназначен для перевозки цемента с заводов или элеваторов на стройки, второй тип - для вакуумной самозагрузки со складов или железнодорожных вагонов и пневматической разгрузкой в склады потребителя. Автоцементовозы представляют собой цилиндрические цистерны-полуприцепы на седельном тягаче и имеют уклон 7...9° в сторону разгрузки. Цистерна снабжена разгрузочным патрубком; давление обеспечивается от компрессора, смонтированного на шасси тягача.

Для перевозки кирпича в контейнерах и пакетах на поддонах нашли применение специализированные бортовые автопоезда. Штучные строительные грузы – трубы, сваи, лесоматериалы перевозят на бортовых машинах и машинах со специальным кузовом (удлиненным, без бортов, с устройствами для саморазгрузки).

Подвесные канатные дороги применяют для доставки песка, щебня, гравия, известняка с карьера на предприятие строительной индустрии или в водные и рельсовые виды транспорта. Подвесные канатные дороги используют одноканатные и двухканатные. Бункеры перемещения, в основном вагонетки, поддерживают и транспортируют с помощью одного каната, который является несущим и одновременно тяговым; канат огибает на конечных пунктах шкивы и является замкнутым. Один шкив предназначен для натяжения каната, другой связан с электромотором и является ведущим. Таким образом, по одной нитке каната движутся груженые, по второй - возвращаются порожние вагонетки.

Погрузка-разгрузка строительных грузов

Транспортировка строительных грузов включает погрузку на месте отправления и разгрузку на месте прибытия. Процессы погрузки-разгрузки в настоящее время полностью механизированы, для этих целей используют машины и механизмы общего и специального назначения.

По принципу работы все механизмы для погрузочно-разгрузочных работ подразделяют на две группы: работающие независимо от транспортных средств и механизмы, являющиеся частью конструкции транспортных средств. К первой группе механизмов относят все типы кранов, погрузчики цикличного и непрерывного действия, механические лопаты, передвижные ленточные конвейеры, пневматические разгрузчики и др. Во вторую группу входят автомобили-самосвалы, транспортные средства с саморазгружающимися платформами, автономные средства для саморазгрузки и погрузки и т.п.

Краны стреловые автомобильные, на пневмоколесном и гусеничном ходу, башенные, козловые, мостовые, кран-балки широко используют при погрузке и разгрузке железобетонных и металлических конструкций, оборудования, материалов, перевозимых в пакетах, контейнерах и т.п. Краны, оборудованные специальными захватными приспособлениями и грейферами, применяют при погрузке и разгрузке лесоматериалов, щебня, гравия, песка и других сыпучих и мелкокусковых материалов. Для подачи к месту производства работ бетонной смеси используют краны, оборудованные специальными бункерами-бадьями.

Погрузчики (рисунок 3) нашли широкое распространение в строительстве. С их помощью выполняют значительный объем погрузочно-разгрузочных работ благодаря их высокой мобильности и универсальности. Наиболее широко в строительстве используют универсальные одноковшовые погрузчики, многоковшовые погрузчики и автопогрузчики.

Одноковшовые самоходные погрузчики оборудованы ковшом для погрузки и выгрузки сыпучих и кусковых материалов. В качестве навесного и сменного оборудования они могут быть снабжены вилочными подхватами, челюстным захватом, бульдозерным отвалом, рыхлителем, экскаваторным ковшом обратной лопаты. Одноковшовые погрузчики выпускают с передней разгрузкой ковша, разгрузкой на сторону и разгрузкой назад. На строительных площадках погрузчики используют для выгрузки и перемещения грузов на небольшие расстояния, перемещения их к подъемно-транспортным механизмам, для загрузки приемных бункеров растворных и бетонных узлов, для различных вспомогательных работ

а – одноковшовый с задней разгрузкой (в момент загрузки и выгрузки); б – одноковшовый фронтальный с опрокидным ковшом; в – то же, с челюстным ковшом; г – многоковшовый; д – автопогрузчик с вилочным подхватом; 1 – шнек-питатель; 2 – ковшовый элеватор; 3 – рама; 4 – загру­зочный лоток; 5 – вилочный подхват; 6 – телескопический подъемник

Рисунок 3 – Погрузчики разного назначения

Многоковшовые погрузчики (механизмы непрерывного действия) предназначены для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов в автосамосвалы и другие транспортные средства. Это самоходная машина, на раме которой укреплены черпающий механизм – питатель и элеватор или конвейер. Такие машины выпускают нескольких типов, они отличаются конструкцией питателя – подгребающие винты, зачерпывающая шаровая головка, загребающие лапы и др.

Автопогрузчики в качестве рабочего органа имеют телескопический подъемник с вилочным захватом; в качестве сменного оборудования используют крановую стрелу, ковш, зажимы для штучных грузов и другие приспособления.

Находят широкое применение погрузчики с телескопической стрелой, которые можно назвать универсальными, так как они способны грузить сыпучие строительные материалы, контейнеры, могут использоваться и как подъемники с платформой для рабочих. Поднимаемые грузы достигают (у разных производителей) 3,2...4,5 м, высота подъема-до 13 м. Конструктивное решение универсальной тележки на пневмоколесном ходу позволяет легко и быстро менять и присоединять навесное оборудование, в том числе укосину, удлиняющую стрелу, разнообразные ковши, крановый крюк, бадьи для бетона. Скорость перемещения погрузчиков достигает 25 км/ч. Привод на два или четыре колеса, гидростатическая трансмиссия и поворот задней оси на 90° обеспечивают высокую мощность и маневренность. Достоинством такого типа погрузчиков является полный подъем и опускание стрелы в пределах 10 с, выдвижение и втягивание – соответственно до 14 с. Телескопический погрузчик может быть использован благодаря этому как управляемый ленточный конвейер для перемещения грузов через проемы в помещения и из него. Когда погрузчик работает с подъемной платформой, все функции управления механизмом и стрелой можно переключить на платформу.

К саморазгружающимся транспортным средствам помимо самосвалов и цементовозов относят автомобили с устройствами для бескрановой саморазгрузки длинномерных конструкций или автономные крановые устройства (рисунки 4 и 5).

Массовое применение на строительных площадках – мелкоштучных материалов и изделий привело к пакетированию (рисунок 6) – формированию и скреплению в укрупненную единицу таких грузов, обеспечивающих при доставке в установленных условиях их целостность, со­хранность и позволяющих механизировать погрузочно-разгрузочные и складские работы. Применяют специальные технические средства – пакеты, контейнеры универсальные и специальные (рисунок 7), предна­значенные для перевозки определенного вида грузов.

а – схема процесса саморазгрузки; 6 – самосвальный лесовоз; 1 – тягач; 2 – подвижная каретка; 3 – инвентарная подставка; 4 – полуприцеп; 5 – опрокидная площадка; 6 – откидная стойка; 7 – домкрат

Рисунок 4 – Саморазгружающиеся автотранспортные средства

а – автомобили с консольными крановыми установками; б – автомобили с порталами; в – автомобиль с монорельсом и тельфером, г –автомобиль со съемным кузовом-контейнером

Рисунок 5 – Автомобили с автономными средствами разгрузки

а – рулонных материалов; б – цилиндрических грузов; 7 – поддон

Рисунок 6 – Примеры пакетирования строительных грузов

а – универсальные; б – специальный для перевозки рулонных материалов; в – для отделочной плитки; г – для линолеума; д – для битумной мастики; е – для элементов мусоропровода

Рисунок 7 – Контейнеры для транспортирования строительных грузов

Рекомендуемая литература [1-5].

Контрольные задания по СРС [1-5] – 3 часа.

Ознакомиться с классификацией и назначением строительных грузов, машин и механизмов.

ВВЕДЕНИЕ В КИНЕМАТИКУ. ВЕКТОРНЫЙ СПОСОБ ЗАДАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ТОЧКИ.

Кинематикой называется раздел механики в котором изучаются геометрические свойства движения тел без учета их инертности (масса) и действующих на них сил.

Кинематически задать движение или закон движения тела (точки), значит задать положения этого тела (точки) относительно данной системы отсчета в любой момент времени.

Основная задача кинематики состоит в том, чтобы зная закон движения данного тела (или точки), определить все кинематические величины, характеризующие как движение тела в целом, так и движение каждой из его точек в отдельности (траектории, скорости, ускорения).

Простейшим телом является материальная точка – тело малых размеров по сравнению с пространственными параметрами его движения.

1. Векторный способ задания движения

Радиус–вектор (рис.1.1.), определяющий положение движущейся в пространстве точки М, меняет модуль и направление в зависимости от времени, т.е. является векторной функцией скалярного аргумента t. Уравнением движения точки называется зависимость радиуса - вектора от времени:

Годографом называется геометрическое место точек концов переменного радиус-вектора, отложенного из одной и той же точки.

Траекторией точки при векторном способе задания является годограф радиуса - вектора этой точки.

Скоростью точкиназывается вектор, равный векторной производной от радиуса -вектора по времени.

Уравнения движения точки представляют собой зависимость координат движущейся точки от времени:

Определим скорость точки:

или

.

Сравнивая эти два выражения, получим проекции скорости на оси координат:

Модуль вектора скорости

Направление вектора скорости определяется направляющими косинусами углов, которые вектор скорости образует с координатными осями (с положительным направлением осей):

Проекции вектора ускорения на оси координат

Модуль ускорения

Направляющие косинусы вектора ускорения