Электронные средства расчета данных для разбивки контура котлована

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Разбивка контура котлована и вычисление объемов земляных работ

2. Подготовка данных для разбивки контура котлована

3. Определение объемов земляных работ при выемке грунта из котлована

4. Заключение

5. Список использованной литературы

Приложение

Программа для расчета земляных работ второго котлована

Введение

В промышленном и гражданском строительстве возведение объектов любого назначения начинается с земляных работ, под которыми понимается совокупность процессов по разработке, перемещению и укладке грунта для получения земляного сооружения или вертикальной планировки площадки. Земляные работы относятся к наиболее тяжёлым и трудоёмким видам работ, поэтому они должны проектироваться и осуществляться с использованием принципов комплексной механизации и применением рациональной технологии и организации строительного производства.

Цель нашей работы: Подготовить данные для разбивки контура котлована и научиться рассчитывать объемы земляных работ для простого и сложного котлована. Для этого использовалась среда программирования PascalABC и программа Excel.

1. Разбивка контура котлована и вычисление объемов земляных работ

При разбивке контура на местность переносят верхнюю бровку котлована, а после выемки грунта землеройными машинами -- нижнюю его бровку. Контур верхней бровки необходим для работы по выемке грунта землеройными машинами, контур нижней бровки--для зачистки дна и откосов котлована.

При подготовке разбивочных данных определяют горизонтальное проложенне d0 между верхней и нижней бровками котлована (рис. 106, а). Пусть известны проектные значения отметки НД дна и уклон iк откоса котлована. Если из поверхности земли определить отметки точки М, совпадающей в плане с нижней бровкой, и точки N, то уклон местности

i = (HN - HM)/d,

где d -- горизонтальное проложенне линии MN.

Отметку H0 точки О верхней бровки можно вычислить дважды: по уклону поверхности земли

H0=HM+id0 (149)

и по уклону откоса котлована

H0=HД+i0d0 (150)

Приравнивая правые части (149) и (150), получаем

Нм + id0 = Hд + i0d0

или

do (i--i0) = Hд -- HMt

тогда

d0 = (НД, - HM)l{i - i0)

Определяя отметки поверхности земли в соответствующих точках всех осей здания можно вычислить остальные разбивочные элементы и составить разбивочный чертеж. Определение отметок точек поверхности земли производит по топографическим планам или нивелированием поверхности.

Для перенесения в натуру бровок котлована из рабочих чертежей дополнительно выбирают расстояния dk между основной осью здания и нижней бровкой, а разбивку осуществляют следующим образом (рис. 106, б). От основной оси A-А откладывают на местности по направлению оси 7-7 проектный отрезок (dk+d0), получают и закрепляют точку О верхней бровки котлована. Аналогичные построения выполняют по всем продольным и поперечным осям здания, и получают контур верхней бровки котлована.

После выемки грунта из котлована землеройными машинами производят зачистку дна и откосов. Для разбивки нижней бровки в котловане разбивают основные оси и откладывают от них проектный отрезок dK.

Для вычисления объемов земляных работ контур котлована на плане разбивают на элементарные фигуры. На рис. 106, в показан образец разбивки, а на рис. 106, г -- формы типовых тел после разбивки. Расчет объемов земляных работ не требует высокой точности, поэтому полученные в результате разбивки тела принимают за геометрически правильные.



Рис. 1. Разбивка контура котлована: а - определение расстояний между нижней и верхней бровками; б - построение границ; в - схема разбивки объемов; г - формы типовых тел после разбивки

Тело 1 на рис. 106, г принимаем за призму. Основание призмы на рисунке заштриховано. Объем призмы вычисляют, как произведение площади основания S па высоту h. Тан как высоты в нашем случае могут несколько различаться, берем среднее значение. Тогда

V = Sh =.

Тело 2 принимаем за усеченный параллелепипед. Основанием его служит заштрихованное на рисунке продольное сечение котлована. Площадь основания вычисляют как произведение сторон прямоугольника S=a(h1+h2)/2), где за вторую сторону принимают среднее из высот котлована. За высоту усеченного параллелепипеда берут среднее значение

h = (d1 + d2)/2,

тогда

V2=

Объем тела 3 вычисляют как объем четырехугольной пирамиды. Принимая за основание заштрихованную на рисунке трапецию, определяют ее площадь как произведение высоты на полусумму основания S = d2 {d1 + d3)/2. Объем тела определяют как произведение площади основания на треть высоты фигуры, т. е.

V3=S

Объем земляных работ при выемке грунта из котлована вычисляют как сумму объемов образующих котлован тел

V=

2. Подготовка данных для разбивки контура котлована

При разбивки котлована от основных осей откладывают проектные отрезки (разбивочные элементы) и получают нижнюю и верхнюю бровки котлована.

Исходными данными служат: план строительного участка масштаба 1:500 с нанесенными на него основными осями здания, проектная отметка дна котлована Нд=82,38, крутизна откоса k=0,667, ширина пазух lп=1,15 и расстояния lс=0,35 от осей до наружной грани фундамента.

Для построения контура нижней бровки откладываем на плане от основных осей расстояния dн=lc+lп=0,35+1,15=1,50 м. На чертеже контур котлована обозначен пунктиром.

Таблица 1

Ведомость вычислений разбивочных элементов контуров котлована

Название линии	Отметки, м	Длина линий, lj	Уклон линии	Расстояние между бровками, м	Отметка верней бровки, м
	Hj	Hj'
1-1'	85,41	85,7	11,5	0,025	4,72	85,53
2-2'	86,48	86,68	11,5	0,017	6,31	86,59
3-3'	87,39	87,48	11,5	0,008	7,60	87,45
3-3''	87,39	86,23	11,5	-0,101	6,52	86,73
4-4'	87,45	86,41	11,5	-0,090	6,69	86,84
4-4''	87,45	86,92	14	-0,038	7,19	87,18
5-5'	88,64	88,43	14	-0,015	9,18	88,50
5-5''	88,64	89,93	14	0,092	10,89	89,64
6-6'	88,67	89,95	14	0,091	10,93	89,67
7-7'	88,7	89,94	14	0,089	10,93	89,67
7-7''	88,7	88,83	14	0,009	9,61	88,79
8-8'	87,6	87,7	14	0,007	7,91	87,66
9-9'	86,53	86,63	14	0,007	6,29	86,57
10-10'	85,38	85,25	14	-0,009	4,44	85,34
10-10''	85,38	84,65	7	-0,104	3,89	84,97
1-1''	85,41	84,65	7	-0,109	3,91	84,99

При равномерных скатах местности в районе здания определяем расстояния между верхней и нижней бровками осуществляем в такой последовательности:

1. Наносим на план промежуточные оси здания 3-3, 5-5 по расстояниям между осями 10,00 м и в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 определяем по горизонталям отметки этих точек с точностью до 0,01 м.

Все полученные отметки точек записывают в графу 2 ведомости вычислений разбивочных элементов контуров верхней бровки котлована.

2. От полученных точек по осям зданий или параллельно им откладывают расстояния lj, получают вспомогательные точки 1', 2', 3',3”, 4', 4”, 5', 5”, 6', 7', 7”, 8', 9', 10', 10” и определяют отметки этих точек Hj'.

Расстояния lj выбирают так, чтобы точки располагались обязательно за верхней бровкой котлована, по возможности ближе к ней. Для этого вычисляют глубину котлована h = Hj--HД и по крутизне откоса k = h/d/ вычисляют приближенное значение расстояния между нижней и верхней бровками d'=h/k.

Значения lj записываем в графу 4; а отметки точек Hj -- в графу 3 ведомости вычислений.

3. Вычисляют уклоны линий местности по формуле

а результаты заносят в графу 5 таблицы. Так, для линии 1-1 имеем

i1-1' = (85,7--85,41)/11,5 =0,025.

4. Расстояния (горизонтальные проложения) между нижней и верхней бровками вычисляют по формуле

dj=(Hj-HД)(i0-ij)

Для линии 1-1' в нашем примере имеем

d1-1' = (85,41--82,38)/[0,667 -- 0,025] =4,72 м.

Результаты вычислений записывают в графу 6 таблицы.

5. Расстояния dj откладывают в соответствующем масштабе на плане от точек контура нижней бровки, соединяют полученные точки ломаной линией, обозначающей контур верхней бровки котлована. На рис. 2, а контур верхней бровки обозначен сплошной чертой.

6. Для последующего определения объемов земляных работ вычисляют отметки Hj0 точек верхней бровки (точек нулевых работ) по формуле

Hj0=HД+i0dj

В рассматриваемом примере для линии 1-1 имеем

Н1-1'=82,36+0,667*4,72=85,53

Полученные значения отметок вписывают в графу 7. Для контроля определяют отметки точек верхней бровки по плану и сравнивают их с вычисленными значениями. Такое сравнение позволяет выявить грубые промахи при вычислениях или построениях бровки на плане.

В нашем примере для верхней бровки по линии 1-1 плана имеем Нд=82,38. Допускают расхождения в отметках до 0,1 м,

Размещено на http://www.allbest.ru/

d0 d1 d2

d01 d12

Рис. 2 Разбивочный чертеж котлована

а - общий вид; б - схема определения расстояний в углах котлована

Для определения расстояния dQ по верхней бровке до угла контура котлована (см. рис. 2, б) используют формулу

do = d1-(d2-d1)d01/d12

где d1 и d2 -- расстояния между бровками котлована в ближайшей и последующих точках; d12 -- расстояние между этими точками по нижней бровке; d01 -- расстояние между бровками, примыкающее к определяемому расстоянию.

Для точки 1 в направлении продольной оси здания

d0прод = 4,72 -- (6,31-4,72)3,91/11,50 = 4,18м;

в направлении поперечной оси здания

d0 поп = 3,91 -- (3,89--3,91) 4,72/13,00 = 3,91 м.

Для построения контуров котлована на местности составляют разбивочный чертеж (см. рис. 2, а), на котором показывают основные оси здания, контуры нижней и верхней бровки котлована, выписывают значения всех разбивочных элементов (расстояний от осей здания до нижней бровки, расстояния между нижней и верхней бровками и расстояния до углов контура котлована). Для ориентирования чертежа показывают стрелкой направление север -- юг.

3. Определение объемов земляных работ при выемке грунта из котлована

а

Рис. 2. К определению объемов земляных работ при выемке грунта из котлована: а - схема котлована; б -- определение объемов тел;

На рис. 2, а контур котлована разбит на прямоугольники 1, 2, 3, трапеции 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и четырехугольники 14, 15, 16, 17, 18, 19.

Для подсчета объемов на схему котлована (рис. 2, а) выписывают расстояния между бровками котлована и расстояния между точками нижней бровки котлована. Расстояния между бровками выбирают из ведомости вычислений разбивочных элементов (табл. 1, графа 6), а расстояния между точками нижней бровки -- с разбивочного чертежа (рис. 2, а). Например, для фигуры 5 из ведомости вычислений разбивочных элементов для сторон 1-1' и 2-2' из графы 6 выписываем на схему расстояния d1= 4,72 м и d2=6,31 м, а с разбивочного чертежа -- расстояние между точками 1 и 2, равное 10,00+1,50=11,50 м.

При определении объемов земляных работ тела, образованные в результате разбивки контура котлована на фигуры, с некоторой погрешностью принимают за тела правильной геометрической формы, а вычисления объемов осуществляют по известным из геометрии формулам.

Объемы тел в фигурах 1, 2 и 3 определим как объемы прямоугольных параллелепипедов, расположенных в основании котлована. На рис. 2, б показан прямоугольный параллелепипед для фигуры 1. Основание параллелепипеда заштриховано. Площадь основания вычислим, как произведение сторон S=ab а в качестве высоты параллелепипеда возьмем среднее значение из рабочих отметок по граням hср= (h1+h2+h3+h4)/4. Объем призмы определим как произведение площади основания на высоту

Vx=ab (h1+h2+h3+h4)/4

В нашем примере для фигуры 1 имеем

Vx=13,5*13*(3,03+4,1+4,15+3)/4=771,5 м3

Результаты вычислений записывают в ведомость

Таблица 2

Ведомость вычислений объемов земляных работ по котловану

номер	название	формула		объем тела
1	Прямоугольный	a*b*(hx+hw+hy+hz)/4	522,703125
2	параллелепипед			1091,829375
3				713,05
4	Треугольная	(x*hx+y*hy)*d/4	76,39587137
5	призма			115,5244804
6				27,27243171
7				20,21071997
8				305,3499127
9				393,5725407
10				396,1140776
11				293,323025
12				168,476366
13				113,2989522
14	Четырехугольная	(s+k)*(f+l)*hn/12	16,02316002
15	пирамида			17,57747341
16				76,089375
17				76,27154799
18				227,2156993
19				239,7766841
Общий объем:	V=	4890,074817

Объем тел в фигурах 14, 15, 16, 17, 18, 19 вычисляют как объемы четырехугольных пирамид, расположенных в углах котлована. На рис. 2, б изображено тело для фигуры 18, которое можно принять за пирамиду с заштрихованным основанием в виде четырехугольника и высотой h1. Для определения площади основания четырехугольник можно принять за прямоугольник со средними сторонами (d1 + d3) /2 и (d2 + d4)/2.

Тогда S=(d1+d3)*(d2+d4)/4. Объем пирамиды вычисляют как произведение площади основания на треть высоты

В рассматриваемом примере для фигуры 18

Результаты вычислений объемов пирамид записывают в ведомость (табл. 2).

Объемы тел в фигурах 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 определяют как объемы треугольных призм. На рис. 2, б изображена треугольная призма для фигуры 11. Основание призмы заштриховано. Так как площади оснований у реальных тел несколько различаются, то при подсчетах вычисляют их среднее значение

S=

Объем призмы вычисляют как произведение площади основания S на высоту a:

V11=(h1d1+h2d2)*a/4

В нашем примере для фигуры 11 имеем

V11= (5,22*7,91+6,32*9,61)11,5/4= 293,32 м8.

Результаты вычислений объемов треугольных призм записывают в табл. 2.Общий объем земляных работ при выемке грунта

V=

Для нашего примера

V=(522,703125+1091,829375+713,05+76,39587137+115,5244804+27,2724317+

+20,21071997+305,3499127+393,5725407+396,1140776+293,323025+

+168,476366+113,2989522+16,02316002+17,57747341+76,089375+

+76,27154799+227,2156993+239,7766841) м3=4890,074817м3

4. Заключение

В данной работе были разработаны электронные средства теоретического расчета данных для разбивки контура котлована и расчета объемов земляных работ простого и сложного котлованов.

котлован разбивка контур грунт

5. Список использованной литературы

1. Новак В. Е. Курс инженерной геодезии - М., 1989

2. ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы. - М., 1984

3. Беляков Ю. И. Земляные работы / Ю. И. Беляков, А. Л. Левинзон, В. А. Галимуллин. - М., 1990

Приложение

Программа для расчета земляных работ второго котлована

Для определения объемов земляных работ простого котлована была написана следующая программа:

Program kotlovan_likost;

const n=4;

m=12;

i0=0.667;

Hd=85.64;

z=1.3;

prib=1.5;

var {****}

in_otm_gl2, in_otm_dop2, out_l2, out_file2, out_file_V2, in_l2: text;

{переменные для части 1}

{const :n=8,m=8,i0=0.667,Hd=47.5: const;}

u,j: integer;

b,a,y,k,w,q: real; {исходные данные: проектная отметка дна котлована и уклон; длина и ширина нижней бровки котлована }

l: array [1..m] of real; {длина линий(4)}

Hosn: array [1..m] of real; {отметки основных точек(2)}

Hdop: array [1..m] of real; {отметки дополнительных точек (штриховых) (3)}

i: array [1..m] of real; {уклон линии (5)}

d: array [1..m] of real; {расстояние между бровками(6)}

Hberh_brov: array [1..m] of real; {отметка верхней бровки(7)}

dyk: array [1..m] of real; {расстояния до углов контура котлована}

{переменные для части 2}

o,p: integer;

V_prym_paral: array [1..3] of real;

s,V_itog: real;

h: array [1..8] of real;

V_chet_pir: array [1..4] of real;

V_treyg_prizm: array [1..8] of real;

{Часть первая заполнение таблици №76 "ВЕДОМОСТЬ ВЫЧИСЛЕНИЙ РАЗБИВОЧНЫХ РАБОТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНТУРОВ ВЕРХНЕЙ БРОВКИ КОТЛОВАНА"}

begin

Assign (in_otm_gl2, 'c:\in_otm_gl2.txt');

Reset (in_otm_gl2);

for u:=1 to m do{заполнение графы 2}

begin

readln(in_otm_gl2, Hosn[u]);

end;

Close (in_otm_gl2);

Assign (in_otm_dop2, 'c:\in_otm_dop2.txt');

Reset (in_otm_dop2);

for u:=1 to m do{заполнение графы 3}

begin

readln(in_otm_dop2, Hdop[u]);

end;

Close (in_otm_dop2);

Assign (in_l2, 'c:\in_l2.txt');

Reset (in_l2);

for u:=1 to m do

readln(in_l2, l[u]);

Close (in_l2);

Assign (out_file2, 'c:\out_file2.txt');

Rewrite (out_file2);

for u:=1 to m do{заполнение графы 5}

i[u]:=(Hdop[u]-Hosn[u])/l[u];

writeln(out_file2, 'Уклон линий');

for u:=1 to m do{вывод значений графы 5}

writeln (out_file2, i[u]:3:8);

for u:=1 to m do{заполнение графы 6 расстояния между бровками}

d[u]:=(Hosn[u]-Hd)/(i0-i[u]);

writeln(out_file2, 'Расстояние между бровками');

for u:=1 to m do

writeln (out_file2, d[u]:5:10);{вывод значений графы 6}

for u:=1 to m do{заполнение графы 7}

Hberh_brov[u]:=Hd+i0*d[u];

writeln(out_file2, 'Отметка верхрей бровки');

for u:=1 to m do{вывод значений графы 7 }

writeln (out_file2, Hberh_brov[u]:5:10);

{расстояния до углов контура котлована}

writeln('Введите длинну нижней бровки котлована');

readln(b);

writeln('Введите ширину нижней бровки котлована');

readln(a);

dyk[1]:=d[1]-(d[2]-d[1])*d[12]/(a+prib);

dyk[2]:=d[12]-(d[11]-d[12])*d[1]/(b+2*prib);

dyk[3]:=d[4]-(d[3]-d[4])*d[5]/(a+prib);

dyk[4]:=d[5]-(d[6]-d[5])*d[4]/(b+2*prib);

dyk[5]:=d[7]-(d[8]-d[7])*d[6]/(a+prib);

dyk[6]:=d[6]-(d[5]-d[6])*d[7]/(b+2*prib);

dyk[7]:=d[10]-(d[9]-d[10])*d[11]/(a+prib);

dyk[8]:=d[11]-(d[12]-d[11])*d[10]/(b+2*prib);

u:=1;

writeln(out_file2,'Расстояние до углов контура котлована');

for u:=1 to 8 do

writeln(out_file2, dyk[u]);

Close (out_file2);

{Часть вторая заполнение таблици №77 "ВЕДОМОСТЬ ВЫЧИСЛЕНИЙ ОБЪЁМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ПО КОТЛОВАНУ"}

Assign (out_file_V2, 'c:\out_file_V2.txt');

Rewrite (out_file_V2);

writeln(out_file_V2,'Обьемы земляных работ для прямоугольных параллелепипедов');

h[1]:=Hosn[1]-Hd;

h[2]:=Hosn[2]-Hd;

h[3]:=Hosn[3]-Hd;

h[4]:=Hosn[4]-Hd;

h[5]:=Hosn[7]-Hd;

h[6]:=Hosn[8]-Hd;

h[7]:=Hosn[9]-Hd;

h[8]:=Hosn[10]-Hd;

s:=h[1]+h[2]+h[7]+h[8];

V_prym_paral[1]:=(a+prib)*(b+2*prib)*s/4;

writeln (out_file_V2, V_prym_paral[1]);

s:=h[2]+h[3]+h[6]+h[7];

V_prym_paral[2]:=a*(b+2*prib)*s/4;

writeln (out_file_V2, V_prym_paral[2]);

s:=h[3]+h[4]+h[5]+h[6];

V_prym_paral[3]:=(a+prib)*(b+2*prib)*s/4;

writeln (out_file_V2, V_prym_paral[3]);

{ Обьемы земляных работ для четырех четырехугольных пирамид}

writeln(out_file_V2, 'Обьемы земляных работ для четырех четырехугольных пирамид');

V_chet_pir[1]:=(dyk[1]+d[1])*(dyk[2]+d[12])*h[1]/12;

V_chet_pir[2]:=(dyk[3]+d[4])*(dyk[4]+d[5])*h[4]/12;

V_chet_pir[3]:=(dyk[5]+d[7])*(dyk[6]+d[6])*h[5]/12;

V_chet_pir[4]:=(dyk[7]+d[10])*(dyk[8]+d[11])*h[8]/12;

for u:=1 to 4 do

writeln(out_file_V2, V_chet_pir[u]);

{ Обьемы земляных работ для восьми триугольных призм}

writeln(out_file_V2, 'Обьемы земляных работ для восьми триугольных призм');

V_treyg_prizm[1]:=(h[1]*d[1]+h[2]*d[2])*(a+prib)/4;

V_treyg_prizm[2]:=(h[3]*d[3]+h[2]*d[2])*a/4;

V_treyg_prizm[3]:=(h[3]*d[3]+h[4]*d[4])*(a+prib)/4;

V_treyg_prizm[4]:=(h[4]*d[5]+h[5]*d[6])*(b+2*prib)/4;

V_treyg_prizm[5]:=(h[5]*d[7]+h[6]*d[8])*(a+prib)/4;

V_treyg_prizm[6]:=(h[6]*d[8]+h[7]*d[9])*a/4;

V_treyg_prizm[7]:=(h[7]*d[9]+h[8]*d[10])*(a+prib)/4;

V_treyg_prizm[8]:=(h[8]*d[11]+h[1]*d[12])*(b+2*prib)/4;

for u:=1 to 8 do

writeln(out_file_V2,V_treyg_prizm[u]);

{Объщий Обьемы земляных работ}

V_itog:=0;

for u:=1 to 3 do

V_itog:=V_itog+V_prym_paral[u];

for u:=1 to 4 do

V_itog:=V_itog+V_chet_pir[u];

for u:=1 to 8 do

V_itog:=V_itog+V_treyg_prizm[u];

writeln(out_file_V2,'Объщий Обьемы земляных работ');

writeln(out_file_V2, V_itog);

Close (out_file_V2);

end.

Размещено на Allbest.ru