Διαχείριση Έργων & Εργοταξίων Ενότητα 7β: Μηχανήματα τεχνικών έργων (ΜΤΕ) – Ανάλυση Ι Βασίλειος Μούσας Τμήμα πολιτικών Μηχανικών ΤΕ και Μηχανικών Τοπογραφίας & Γεωπληροφορικής ΤΕ Κατεύθυνση Πολιτικών Μηχανικών ΤΕ Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

ΜΤΕ – Βελτιστοποίηση Χρόνου/Κόστους Βασικός Στόχος: Η ολοκλήρωση ενός χωματουργικού έργου (εκσκαφή, μεταφορά, διάστρωση-συμπύκνωση, κλπ., εδαφικού υλικού) με τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Α) Βελτιστοποίηση Κόστους: Μέσα σε συγκεκριμένο το χρονικό διάστημα, με το μικρότερο δυνατό κόστος Β) Βελτιστοποίηση Χρόνου: Για δεδομένο κόστος, στο συντομότερο δυνατό χρονικό διάστημα. Γ) Πολλαπλή Βελτιστοποίηση: Το μικρότερο κόστος στο συντομότερο χρόνο. Πληροφορίες που πρέπει να γνωρίζουμε: το Εδαφικό Υλικό, τις Εργασίες που Απαιτούνται και τους Παράγοντες που τις Επηρεάζουν, τις Δομικές Μηχανές που τις εκτελούν και τα χαρακτηριστικά τους.

ΜΤΕ – Υλικά (Τύπος) Τύποι Υλικών ανάλογα με τη δυσκολία που παρουσιάζουν: Έδαφος – χωματουργικά υλικά που σκάβονται απευθείας Ελαφρά (άμμος, χαλίκια, αμμοχάλικα) Κοινά (συνήθης άργιλος και προσμίξεις της Σκληρά (σκληρή άργιλος, συμπαγές αμμοχάλικο) Ημίβραχος (Βραχώδη Εδάφη) – απαιτείται προκαταρκτική χαλάρωση Βράχος – απαιτείται προκαταρκτική διάσπαση (κομπρεσέρ, εκρηκτικά)

ΜΤΕ – Υλικά (Βάρος) Βάρος Υλικού - Συμβολίζεται Β ή W’. Μετράται σε τόνους (t) Βάρος υλικού για πλήρες & σταθερό φορτίο Β ή W’ = γ · V (γ = ειδ. βάρος υλικού, V = όγκος υλικού), όμοια, W’ = γ χ · V χ (γ χ = ειδ. βάρος χαλαρού υλικού, V χ = όγκος χαλαρού υλικού) Μέσο Βάρος υλικού όταν μεταβάλλεται από κενό σε πλήρες (φάση εκσκαφής) W’ = γ χ · V χ / 2

ΜΤΕ – Υλικά (Όγκος) Όγκος υλικού - Συμβολίζεται V. Μετράται σε κυβικά μέτρα (m3) Vφ = Φυσικός Όγκος Vσ = Συμπυκνωμένος Όγκος = Vφ · sσ Vχ = Χαλαρός Όγκος = Vφ · sχ = Vφ / fφ, (fφ = 1/sχ) Όπου: o Vσ < Vφ < Vχ o Συντελεστής συμπύκνωσης, sσ = 1 – %συμπύκνωσης/100, ( sσ <= 1 ) o Συντελεστής χαλάρωσης, sχ = 1 + %χαλάρωσης /100, ( sχ >= 1 ), ή, o Συντελεστής φορτίου, fφ = 1/ sχ, ( fφ <= 1 ) – Χρησιμοποιείται συχνά αντί του sχ. ΣΗΜ.: Το βάρος του υλικού είναι σταθερό: W’ = γφ · Vφ = γσ · Vσ = γχ · Vχ VσVσ VχVχ VφVφ

Πίνακας – 1 (*) Ενδεικτικές τιμές % ποσοστών χαλάρωσης/συμπύκνωσης: Πίνακας 1 ( [1]: σελ.4 ) (*) ΣΗΜ.: Για λόγους συμβατότητας, η παράθεση/αρίθμηση των Πινάκων διατηρείται όμοια με το: [1] «Μηχανήματα Τεχνικών Έργων – Σημειώσεις για τις Ασκήσεις Πράξεως» του κ. Β. Ε. Κονιδάρη που έχει διανεμηθεί σε παλαιότερα εξάμηνα (σημειώνονται και οι αντίστοιχες σελίδες).

ΜΤΕ – Υλικά (Όγκος) Εφαρμογή 1. Ένα είδος εδάφους ζυγίζει 10 kN/m3 χαλαρό και 12 kN/m3 σε φυσική κατάσταση. Να υπολογιστεί ο συντελεστής sχ του εδάφους. Vχ = Vφ · sχ => sχ = Vχ / Vφ = (Β/γχ) / (Β/γφ) = γφ / γχ = 12/10 = 1,2 2. Πόσος όγκος πρέπει να σκαφτεί (Vφ) και πόσος θα μεταφερθεί (Vχ) ώστε να γεμίσει ένα όρυγμα m3 (Vσ); ( sσ = 0,80, sχ = 1,25 ) Vσ = Vφ · sσ => Vφ = Vσ / sσ = / 0,80 = m3 (θα σκαφτούν) Vχ = Vφ · sχ => Vχ = · 1,25 = m3 (θα μεταφερθούν)

ΜΤΕ – Μηχανές (Βάρος) Συνολικό Βάρος μηχανής W = W α + W’ (διαφορετικό σε κάθε φάση του κύκλου) W α = Καθαρό Βάρος μηχανής, απόβαρο (σταθερό – δίνεται από τον κατασκευαστή). W’ = Βάρος μεταφερόμενου Φορτίου (διαφορετικό σε κάθε φάση του κύκλου).

ΜΤΕ – Μηχανές (Υποδοχέας) 1/2 VδVδ Vv Χωρητικότητα Υποδοχέα - Συμβολίζεται V. Μετράται σε κυβ. μέτρα (m 3 ) Είναι ο μέγιστος όγκος του υλικού που χωράει, δηλαδή, Ο εσωτερικός όγκος υποδοχέα + Ο επιπλέον σωρός του υλικού – Οι τυχόν κενοί χώροι. Όγκος στέψης V ω = V v + V δ = V v · f π Όπου, f π = συντελεστής πλήρωσης, V v = Γεωμετρικός Όγκος Υποδοχέα (δίνεται από τον κατασκευαστή, ή, υπολογίζεται από τις διαστάσεις) V δ = Όγκος Σωρού (εξαρτάται από το υλικό)

ΜΤΕ – Μηχανές (Υποδοχέας) 2/2 Χωρητικότητα Υποδοχέα - Συμβολίζεται V. Μετράται σε κυβ. μέτρα (m 3 ) V δ = Εξαρτάται από το μεταφερόμενο υλικό V v = Εξαρτάται από τον υποδοχέα του οχήματος Vv VδVδ VδVδ

Πίνακας - 2 Ενδεικτικές τιμές συντελεστή πλήρωσης f π : Πίνακας 2 ([1]: σελ.6)

ΜΤΕ – Φάσεις Κύκλου Εργασίας Μηχανών Φορτωτής – Εκσκαφή & Γέμισμα κάδου – Ανύψωση & στροφή – Άδειασμα – Επαναφορά (κατέβασμα & στροφή) Μεταφορικό Όχημα – Αναμονή στην ουρά – Φόρτωση – Μεταφορά – Απόθεση – Επιστροφή Προωθητής – Εκσκαφή & Γέμισμα κάδου – Μεταφορά – Επιστροφή – Επαναφορά Π Φ Α ΜΕΜΕ Κύριες Φάσεις Εργασίας Φόρτωση – Μεταφορά – Απόθεση – Επιστροφή – Προετοιμασία (σταθ.) κλπ.

ΜΤΕ – Βασικός Κύκλος Εργασίας Βασικός Κύκλος Εργασίας (σε hr ή sec) Δ = Χρονική Διάρκεια κύκλου = δφ+δμ+δα+δε+δσ Φόρτωση – Μεταφορά – Απόθεση – Επιστροφή – Προετοιμασία (σταθ.) … κλπ. όπου o δφ = χρόνος φόρτωσης/εκσκαφής o δμ = χρόνος μεταφοράς (με γεμάτο υποδοχέα) o δα = χρόνος απόθεσης/εκκένωσης (0 αν πρόκειται για προώθηση) o δε = χρόνος επιστροφής (με άδειο υποδοχέα) o δσ = χρόνος προετοιμασίας – σταθερός (Πίνακας 7, σελ. 22) Βασικός μας στόχος είναι η ελαχιστοποίηση του Δ.

Πίνακας - 7 δ σ = χρόνος προετοιμασίας – σταθερός (Πίνακας 7, [1]: σελ.22)

ΜΤΕ - Απόδοση Θεωρητική Απόδοση (m 3 /hr ή m 3 /sec) Q 0 = Όγκος Υλικού σε Φυσική κατάσταση / Χρονική Διάρκεια κύκλου Όγκος Υλικού σε Φυσική κατάσταση = V ω / s χ = V ω · f φ = V v · f π · f φ Χρονική Διάρκεια κύκλου = Δ = δ φ + δ μ + δ α + δ ε + δ σ Θεωρητική Απόδοση Q 0 = (V ω / s χ ) / Δ ή Q 0 = V v · (f π · f φ ) / Δ Το γινόμενο (f π · f φ ) εξαρτάται από το υλικό και συχνά δίνεται σαν ένας αριθμός (βλ. Πίνακας 6, [1]:σελ. 21)

Πίνακας - 6 Ενδεικτικές τιμές του γινομένου (f π · f φ ) – Πίνακας 6 ([1]: σελ.21)

ΜΤΕ - Απόδοση Κανονική Απόδοση (m 3 /hr ή m 3 /sec) Η Θεωρητική Απόδοση (Q 0 ) είναι ιδανική ποσότητα. Διάφοροι παράγοντες μετατρέπουν (μειώνουν) την τιμή της στη λεγόμενη Κανονική Απόδοση (Q). Μετατροπές o Συντελεστής υψόμετρου η υ, λόγω μειωμένης πίεσης και οξυγόνου. Μέχρι τα 1000 m, η υ ~= 1,00, ενώ για πάνω από 1000 m μειώνεται για κάθε 100 m περίπου κατά 1/100. Έτσι για π.χ., 2000 m, η υ ~= 0,90. o Συντελεστής χρόνου η χ, που προσδιορίζει τα πραγματικά λεπτά λειτουργίας ανά ώρα. Μια μηχανή που λειτουργεί 45 min/hr έχει η χ = 0,75, και μια που λειτουργεί 55 min/hr έχει η χ = 0,92. o Άλλοι συντελεστές ανάλογα με την εργασία, το μηχάνημα, κλπ., θα αναφέρονται κατά περίπτωση. Κανονική Απόδοση Q = Q 0 · η χ · η υ

ΜΤΕ – Παραγωγικότητα Πραγματική Παραγωγικότητα (m 3 /hr) Η τελική παραγωγικότητα επηρεάζεται και από τις συνθήκες εργασίας (S ε ) & οργάνωσης (S ο ) του εργοταξίου. Π = Q · S ε · S ο = Q · S (όπου S = S ε · S ο = συντελεστής παραγωγικότητας), Π = Q 0 · (η χ · η υ · S ε · S ο ) = Q 0 · η ε, ή, Π = (V v · f π · f φ / Δ) · n ε όπου n ε = ολικός συντελεστής εκμεταλλεύσεως ή εργοταξίου (περιλαμβάνει όλους τους συντελεστές: χρόνου n χ, υψομέτρου n υ, παραγωγικότητας S, λειτουργίας, κλπ.) Παραγωγικότητα Π = (V v · f π · f φ · n ε ) / (δ φ +δ μ +δ ε +δ σ ) Δείκτης Παραγωγής = 1/Π (σε hr/m 3 ) * Προσοχή στις μονάδες χρόνου (Δ & δ είναι σε sec, ενώ, Q & Π σε hr)

Πίνακας - 3 Ενδεικτικές τιμές συντελεστή παραγωγικότητας S – Πίνακας 3 ([1]: σελ.14)

ΜΤΕ – Κόστος Κόστος Μονάδος Παραγωγής (€/m 3 ) C M = C h / Π = Ωριαίο Κόστος Μονάδας / Παραγωγικότητα Μονάδας όπου: C h = Ωριαίο Κόστος Μονάδας Παραγωγής σε €/hr (περιλαμβάνει: υλικά, εργασία προσωπικού & μηχανημάτων, υπηρεσίες, αναλώσιμα ή άλλες επιβαρύνσεις, κ.ά. Έξοδα για την εκτέλεση του έργου)

Τέλος Ενότητας

Σημειώματα

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας, Βασίλειος Μούσας Βασίλειος Μούσας. «Διαχείριση έργων και εργοταξίων. Ενότητα 7β: Μηχανήματα τεχνικών έργων (ΜΤΕ) – Ανάλυση Ι». Έκδοση: 1.0. Αθήνα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: ocp.teiath.gr.ocp.teiath.gr

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί και δοθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. © διαθέσιμο με άδεια CC-BY διαθέσιμο με άδεια CC-BY-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. διαθέσιμο με άδεια CC0 Public Domain διαθέσιμο ως κοινό κτήμα Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. χωρίς σήμανσηΣυνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου.

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει:  το Σημείωμα Αναφοράς  το Σημείωμα Αδειοδότησης  τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων  το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.