отчет оп практике. Стротиельная практика. Выезд на учебную базу в деревне Кавголово лекционный материал
 Скачать 1.12 Mb.
|
|
2 Оглавление Введение ................................................................................................................ 3 1 Выезд на учебную базу в деревне Кавголово .............................................. 4 2 Лекционный материал .................................................................................... 6 2.1 Сталь ..................................................................................................... 6 2.2 Арматура ............................................................................................. 10 3 Строительство Лахтинско-Правобережной линии Петербургского метрополитена. Станция метро «Театральная». Шахта №574 ............... 11 3.1 Основная информация ....................................................................... 11 3.2 Информация, полученная во время экскурсии в шахту №574 ..... 12 Заключение ......................................................................................................... 15 Список литературы .......................................................................................... 16 3 Введение Одной из важнейших составляющих обучения в вузе является летняя практика для закрепления материала, пройденного за год. В соответствии с учебным планом у бакалавров направления «Промышленное и гражданское строительство» в конце первого года обучения проходит учебно- строительная практика. В рамках летней практики у студентов этой специальности происходят выезды на учебную базу «Кавголово», где задача студентов - установить фундамент, и экскурсионные выезды в Шахту№574, где студентам предо- ставляется возможность увидеть, как проходит строительство Лахтинско- Правобережной ветки метрополитена. 4 1 Выезд на учебную базу в деревне Кавголово В рамках летней учебной практики совершается выезд на учебную базу в деревню Кавголово, где задачей является сделать часть учебной конструк- ции, а именно железобетонный плитный фундамент размерами 1000×1000×200 мм. Рис. 1. Схема учебной конструкции Перед началом работы необходимо выровнять земельный участок, ко- торый будет использоваться под фундамент. Для этого следует вскопать зем- лю. Затем нужно сделать подушку (инженерную подготовку) под фундамент, для этого нужно засыпать щебень и немного разровнять. Далее необходимо засыпать песок и разровнять его, используя строительный уровень, это очень важно, так как наличие ямок и бугорков приведет к снижению жесткости ос- нования, а также ухудшится и стабильность строения. После того, как песок будет выровнен, нужно залить поверхность цементным раствором и снова разровнять до получения идеально ровной поверхности (иначе между по- верхностью и опалубкой будут щели, через которые в дальнейшем может просачиваться бетонный раствор). Перед началом закладывания фундамента помимо подушки нужно из- готовить деревянную опалубку, в которую и будет заливаться бетон. Для это- го используются обычные деревянные доски, из которых сколочена опалуб- ка, путем распиливания досок и приколачивания их друг к другу. Внутренние размеры опалубки соответствуют размеру фундамента и равны 1000х1000х200мм. Для плитного фундамента также необходим арматурный каркас, для равномерного распределения нагрузки, особенно на изгиб. Он изготавливает- ся из стальных прутьев диаметром 8мм. Прутья распиливаются на несколько частей длиной 960 мм каждая и соединяются между собой проволокой. Ниж- ний каркас состоит из 4 прутьев, скрепленных в квадрат, с выступами в 50 мм, а верхний также из 4 прутьев, скрепленных в квадрат, 4 прутьев, скреп- ленных накрест в центре основного квадрата. Кроме того, чтобы в будущем 5 можно было установить на фундамент колонну. Для этого нужно прикрепить к горизонтальным прутьям 4 вертикальных диаметром 6 мм. Рис. 2. Схема армирования (главный вид) Рис. 3. Схема армирования (вид сверху) После того, как будут готовы опалубка и арматуры, а также после схва- тывания цементного раствора в подушке можно приступать к заложению фундамента. Для приготовления бетонного раствора используется цемент, песок, щебень и вода в отношении 2:3:5:1 соответственно. Объем фундамента со- ставлял 0,2м 3 , а значит 200л, поэтому всего примерно было использовано: 49,2л цемента, 27,7л воды, 92,3л песка и 138,5л щебня. Путем постепенного добавления всех компонентов, бетон был замешан лопатой до получения од- нородной консистенции, и поэтапно каждый слой бетонной смеси был выло- жен в опалубку, которая находилась на подушке, и разровнен. Рис. 4. Изготовление бетонной смеси Рис. 1. Заложение второго арматур- ного каркаса 6 Каждый слой был примерно 20 мм в толщину, после 8 слоев в смесь был горизонтально помещен нижний арматурный каркас так, чтоб стороны каркаса были на равном расстоянии от сторон опалубки и были параллельны им. Верхний арматурный каркас находится так же, как и нижний, только на расстоянии 30 мм от верхней границы опалубки. Далее бетонный раствор закладывался так, чтобы прутья, которые за- тем будут использоваться для колонны, были расположены перпендикулярно верхней границе фундамента и плотно в нем закреплены. Рис. 2. Фундамент с прутьями для колонн После того, как бетонный раствор залит до верхнего края опалубки, его тоже следует разровнять, а для продолжения строительных работ необходи- мо дождаться, пока бетон затвердеет. 2 Лекционный материал 2.1 Сталь Сталь — сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержа- щий не менее 45 % железа и в котором содержание углерода находится в диапазоне от 0,02 до 2,14 %. Железо и углерод – обязательные составляющие сплава. Из них железо обеспечивает пластичность и вязкость, благодаря чему сталь относят к деформируемым, ковким сплавам, а углерод – твердость и прочность, так как твердость всегда сочетается с хрупкостью, поэтому до- бавка углерода невелика. В сплав зачастую вводят искусственно другие до- бавки с целью изменить качества материала. Так, добавка хрома придает ста- ли жаропрочность, а никеля – стойкость к коррозии и вязкость. Кроме того, 7 на свойства сплава очень сильно влияет метод изготовления собственно про- дукции – холодное деформирование, горячее, закалка и так далее. Химический состав: Сплав, по сути своей – твердый раствор. Основой получения всех же- лезных сплавов является способность железа к полиморфизму, то есть, фор- мированию разных структурных фаз при разной температуре. Благодаря это- му углерод и другие элементы, растворенные в железе при высокой темпера- туре, не выпадают в осадок при понижении температуры, как это происходит с обычными жидкостями, а образуют совместную структуру. По своему составы стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистые – главным, то есть, определяющим свойства легирую- щим компонентом является углерод. Различают 3 вида: • малоуглеродистые – менее 0,3 %. Сплавы отличаются ковкостью и стойкостью к динамическим нагрузкам; • среднеуглеродистые – доля углерода варьируется от 0,3 до 0,7%; • высокоуглеродистые содержат более 0,7% углерода. Их отличает более высокая прочность и твердость. Пользователь сталкивается не столько с мало- или высокоуглеродистой сталью, сколько с составом определенной марки. Марка определяется соот- ношением нескольких критериев, а не только содержанием углерода. Различают по назначению 3 группы: • А - нормируются механические качества. Группа подразделяется на 3 категории и 6 марок. Обозначается марка Ст от 0 до 6. Ст0 – это отбракован- ная по каким-то показателям сталь, используемая в незначимых конструкци- ях. Ст6 – в наибольшей степени соответствует понятию качественная сталь; • Б - нормируется по своему химическому составу, делится на 2 категории и 6 марок, обозначается БСт от 0 до 6. С увеличением номера повышается прочность и текучесть материала; • В - нормируется и по механическим показателям, и по составу. Она де- лится на 5 марок, обозначается ВСт. Легированными называют стали, в которые специально вводят допол- нительные ингредиенты для придания составу других качеств. Классифика- ция производится по суммарному объему всех легирующих добавок – не примесей марганца или фосфора. Различают 3 вида: • низколегированные – с суммарным объемом добавок до 2,5%; • среднелегированные – содержит от 2,5 до 10% примесей; 8 • в высоколегированных доля добавок превышает 10%. В качестве добавок применяют как неметаллы, так и металлы. • марганец – увеличивает прочность и твердость материала, улучшает ре- жущие свойства. Но при этом способствует увеличению зерна, что уменьша- ется стойкость к ударным нагрузкам. • хром – улучшает стойкость к ударным и статическим нагрузкам, а также повышает жаропрочность. При большой доле хрома материал становится не- ржавеющим. • Никель – увеличивает упругость сплава. При значительном содержании придает стали коррозийную стойкость и жаропрочность. • Молибден – повышает твердость сплава, но при этом уменьшает хруп- кость. Содержание примесей: Сталь может включать полезные примеси, то есть, легирующие эле- менты, и вредные. По содержанию вредных и различают 4 группы: • рядовые – или обыкновенного качества, с долей серы не более 0,06% и фосфора не выше 0,07%; • качественные – допускается доля серы не более 0,04% и фосфора не бо- лее 0,035%. Процесс их изготовления дороже, но и механические свойства сталей выше; • высококачественные – доля серы не превышает 0,025%, а фосфора – 0,025%. Получают сплавы в основном в электропечах, чтобы добиться боль- шой чистоты; • особовысококачественные – выплавляются в электропечах специальны- ми методами. Так получают только высоколегированные стали с содержани- ем серы до 0,015% и фосфора – 0,025%. Фазовый и структурный состав: Получение стали – процесс непростой и неоднозначный. Особенность его состоит в том, что при плавке сплав проходит через фазовые превраще- ния, которые и обуславливают сочетание прочности и упругости. Легирование углеродом происходит в 2 этапа. На первой стадии при нагреве до 725 °С железо соединяется с углеродом, образуя карбид, то есть, химическое соединение, называемое цементитом. При нормальной темпера- туре сталь включает смесь цементита и феррита. При повышении температу- ры выше 725 °С цементит растворяется в железе, формирую другую фазу – аустенит. 9 С этой особенностью связана классификация сплава по структурному составу в нормализованном виде: • перлитная – в основном это низкоуглеродистые и низколегированные стали; • мартенситные – с большим содержанием добавок; • аутенитная – высоколегированная. В отожженном состоянии выделяют такие структурные классы: доэв- тектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный, ферритный, аустенитный. Классификация по назначению: Довольно условное разделение сталей по сферам применения стали. • Строительные – сплавы обычного качества и низколегированные, рас- считанные на высокие статические и в некоторых случаях динамические нагрузки. Главное требование к ним – хорошая свариваемость. На деле в за- висимости от характера строительного объекта, применяется материал само- го разного качества. • Инструментальные – как правило, высокоуглеродистые и высоколеги- рованные, применяются при изготовлении инструментов. Различают штам- пованные сплавы, режущие и стали для измерительных инструментов. Ре- жущие отличаются твердостью и теплостойкостью, материал для измери- тельных приборов – высокой износостойкостью. • Конструкционные – с низким содержанием марганца. Это цементируе- мые, высокопрочные, автоматные, шарико-подшипниковые, износостойкие и так далее, применяемые для изготовления самых разнообразных узлов и кон- струкций. Столь огромного разнообразия свойств добиваются за счет легиро- вания. • Порой выделяют специальные стали – жаропрочные, жаростойкие, кис- лотоупорные, но на деле они являются разновидностью конструкционных. Производство сплава: Процесс изготовления сплава сводится к переработке чугуна, при кото- рой отжигаются лишние примеси и вводятся легирующие элементы. Исполь- зуются при этом несколько методов. • Мартеновский – расплавленный или твердый чугун с рудой плавят в мартеновской печи при 2000 С, чтобы отжечь лишний углерод. Добавки вво- дят в конце плавки. Сталь разливают в ковши и переправляют в прокатный цех. 10 • Кислородно-конвертерный – более производительный. Сквозь чугун в печи продувают воздух или смесь воздуха с кислородом, добиваясь более быстрого и полного отжига. • Электроплавильный – плавка осуществляется в закрытой печи при 2200 С, что исключает попадание в сплав газов. Дорогостоящий метод, кото- рым получают лишь высококачественные составы. • Прямой метод – в шахтной печи окатыши, получаемые из железной руды продувают продуктами сгорания природного газа – смесью кислорода, угарного газа, аммиака, при температуре в 1000 С. 2.2 Арматура Железобетон - это композиционный строительный материал, в котором соединены в единое целое бетон (матрица) и стальная арматура Армирование железобетонных конструкций осуществляют отдельными стержнями, сетками, пространственными каркасами, проволокой. Арматура - это совокупность соединённых между собой элементов, ко- торые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях вос- принимают растягивающие напряжения (балки), а также могут использовать- ся для усиления бетона в сжатой зоне (колонны). Множественность типов железобетонных конструкций диктует необ- ходимость наличия широкого выбора арматурных элементов и номенклатуры сталей для арматуры. Условно стали для арматуры делятся на «мягкие», за основу расчетных характеристик которых берется предел текучести, а также «твердые», основ- ной гарантированной характеристикой которых является сопротивление вре- менное. Прочностные характеристики улучшаются путем регулирования хим- состава стали (содержание легирующих добавок, углерода), упрочнением во- лочением, сплющиванием, вытяжкой, скручиванием стали в холодном состо- янии; термической обработкой либо сочетанием вышеперечисленных мето- дов. Виды арматуры: По производству: • горячекатаная стержневая арматура; • холоднотянутая проволочная арматура. 11 По внешнему виду бывает: • гладкая; • периодического профиля. По назначению бывает арматура: • рабочая арматура (сечение назначается по расчету, воспринимает уси- лия в элементах от основной нагрузки) • конструктивная (распределительная) (сечение назначается по минимальному проценту армирования, воспринимает усад- ку/расширение, температуру воздействия) • монтажная (устанавливается для объединения рабочей и конструктив- ной в сетки и каркасы) • анкерная (закладные детали) По ориентации в конструкции: • поперечная - арматура, которая препятствует образованию наклонных трещин; • продольная - арматура, которая воспринимает растягивающие напряже- ния и препятствует образованию вертикальных трещин в растянутой зоне конструкции. 3 Строительство Лахтинско-Правобережной линии Петербургского метрополитена. Станция метро «Театральная». Шахта №574 3.1 Основная информация ОАО «Метрострой» (официальное название — «ОАО по строительству метрополитена в городе Санкт-Петербурге «Метрострой») — советская, а за- тем российская строительная компания. Специализируется на строительстве тоннелей̆ и инженерных сооружений для Петербургского метрополитена. Основана в Ленинграде 21 января 1941 года приказом № 27 «О создании Строительства № 5 НКПС» Народного комиссара Лазаря Кагановича. Моно- полист строительства Петербургского метрополитена, все 69 станций были созданы «Метростроем». Помимо метро компания занималась: строитель- ством КЗС Петербурга, проектом подземной̆ части второй̆ сцены Мариинско- го театра, строительством тоннеля под Сайменским каналом для Северного потока, постройкой̆ градирни и здания реактора энергоблоков №1 и №2 ЛАЭС-2, достройкой̆ Крестовского стадиона, строительством Яхтенного мо- ста. «Театральная» - строящаяся станция Петербургского метрополитена на Лахтинско-Правобережной (четвёртой) линии. Будет расположена между 12 действующей станцией «Спасская» и строящейся «Горный институт». Осо- бенностью проекта станции «Театральная» является наличие лифта для ма- ломобильных групп, встроенного в пилон и имеющего выходы в централь- ный зал и в подходной коридор к эскалатору. Наклонный ход ко второму ве- стибюлю будет оборудован тремя лентами эскалаторов и наклонным лифтом для инвалидов. 18 апреля 2019 года начальник профильного отдела КРТИ Николай Молоствов рассказал, что по-прежнему рассматриваются два вари- анта расположения вестибюлей: на месте Дома быта и перед театром в под- земном исполнении. Приоритет отдается второму варианту. 13 апреля 2021 года в ночь была завершена проходка последнего участка тоннеля от "Театральной" к "Спасской". Длина участка перегонного тоннеля между будущей станцией «Театральная» и действующей «Спасской» составляет около 800 метров. Таким образом проходческие работы на участ- ке от "Спасской" до "Горного института" полностью завершены. В завершающей стадии проходка среднего станционного зала «Теат- ральная», ведется проходка бокового станционного тоннеля, в ближайшее время проходчики приступят к переборке второго БСТ из диаметра 5,63 в диаметр 8,5 метров. На данный момент на проходке ССТ остается пройти 5 основных колец и 9 дополнительных из 197 проектных. 3.2 Информация, полученная во время экскурсии в шахту №574 Наша группа спускалась в стволовую шахту, которая находится на глу- бине 32м. При их строительстве используется три различных технологии проходки: метод рассольного замораживания с чугунной̆ обделкой̆; метод рассольного замораживания с монолитной̆ обделкой̆; проходка стволов с применением ограждающей̆ стены в грунте. Сам шахтный̆ ствол пробурива- ется сверху вниз диаметром 6 м. Все основные сооружения Лахтинско-Правобережной линии, как и «Театральная», расположены в плотных протерозойских глинах, которые по- чти не пропускают влагу, с большим перекрытием в своде, что позволяет ис- пользовать при их сооружении обычное горнопроходческое оборудование – механизированные щиты, так называемые, тоннелепроходческие комплексы - агрегаты, которые предназначены для прокладывания тоннелей̆ с круглым поперечным сечением. Существуют машины для различных типов поверхно- сти — от твёрдого камня до песка. Тоннелепроходческий̆ комплекс выполня- ет механизированное разрушение забоя, отгрузку разрушенной̆ породы, воз- ведение крепи. 13 Также стоит отметить, что механизированный̆ щит устанавливают за 2- 3 месяца, поэтому иногда целесообразней̆ использовать ручной̆ труд для про- кладки незначительных выработок. Нам удалось увидеть две выработки, ко- торые в дальнейшем будут вести на саму станцию, на которых и использо- вался ручной̆ труд. Ко всему прочему хотелось бы добавить, что всю разрушенную породу отгружают с помощью вагонеток по рельсам в перегонном и служебном тон- нелях. Затем по шахтному стволу поднимают на поверхность. На поверхно- сти сооружен масштабный̆ комплекс как для приема породы из шахты, так и для создания наземных вестибюлей̆ и для работ по сооружению наклонного хода. Все сооружения оснащены шумоизоляцией с целью заботы о гражда- нах, которые живут в домах по соседству. Как итог, в ходе экскурсии нам представилась возможность увидеть своими глазами то, как строится то самое метро, на котором мы ездим чуть ли не каждый̆ день, узнать некоторые тонкости строительства подземных со- оружений, узнать все сложности, с которыми сталкиваются строители при сооружении линий Петербургского метрополитена и понять, какой̆ это ко- лоссальный̆ труд. 14 Рис. 6. Схема ст. "Театральная" Рис. 7. Эскиз центрального зала Рис. 8. Тоннель метро Рис. 9. Тоннель метро 15 Заключение После прохождения летней практики студентами были закреплены знания, полученные в течение учебного года, так как важно не только знать теорию, но и уметь применять ее на практике. Также за время учебно-строительной практики студенты направления «Промышленное и гражданское строительство» приобрели навыки изготов- ления «подушки под фундамент», опалубки, арматурного каркаса, замешива- ния и закладывания бетонной смеси, а в целом освоили технологию строи- тельства фундамента. Кроме того, благодаря экскурсионным выездам, полу- чили наглядное представление о том, как происходит строительство линий метрополитена. 16 Список литературы 1. Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные кон- струкции» / Владим. гос. ун-т ; сост: И. И. Шишов. – Влади- мир : Изд- во Владим. гос. ун-та, 2011 – 92 с.; 2. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение. Строительные материалы): Учеб, издание. - М.; Издательство Ассоциа- ции строительных вузов, 2004. - 536 с.: 3. Конспект лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные кон- струкции» Составитель И. И. Шишов; 4. Официальный сайт Метрополитена: http://metro.spb.ru; 5. Официальный сайт Метростроя: https://metrostroy-spb.ru. |