ORGANIZZAZIONE DEL CANTIERE - · Scavo e carico Escavatore Pale meccaniche Trasporto Autocarro...

ORGANIZZAZIONE DEL CANTIERE

ing. Fulvio Re Cecconi

Macchine movimento terra

Scavi



Funzione Macchine Rottura del terreno Rippers Scavo e carico Escavatore

Pale meccaniche Trasporto Autocarro

Dumper Scavo e trasporto Apripista (dozer) Scavo, trasporto, carico e scarico Ruspa (scraper) Livellamento Livellatrice (grader) Costipamento Rullo gommato

Rullo liscio Rullo dinamico Rullo a piedi costipanti

Sintesi delle funzioni delle principali macchine per i movimenti di terra


Escavatore

Utilizzato per tutte le operazioni che richiedono rimozione di porzioni di terreno non particolarmente coerente, tale da consentirne una relativamente facile frantumazione. La resa è legata principalmente alla dimensione della benna. La sostituzione della benna con strumenti differenti li rende idonei ad un utilizzo differente dal semplice scavo. Tre grandi categorie differenti principalmente per la mobilità • Cingolati • Gommati • Su appoggi snodati


Escavatori cingolati

•  Necessitano di trasporto; •  Maggiore carico o sforzo di

penetrazione nel terreno

Ovviamente variano per dimensione


Escavatori gommati

•  capacità di carico limitata •  buona velocità di spostamento


Escavatori su appoggi snodati

•  Posizionamento ottimale in situazioni di terreno molto inclinato

•  Bassa mobilità •  Usi specialistici


Escavatore Tipi di benna

Le tipologie più comuni di benna sono: •  benna diritta, utilizzata in condizioni normali e adatta per

i lavori al di sopra del piano di appoggio per terre non molto compatte, ovvero per il caricamento di materiale sciolto;

•  benna rovescia, adatta per i lavori al di sotto del piano di appoggio, quali il taglio delle trincee e la regolarizzazione delle scarpate;

•  Benna mordente, adatta per lo scavo di pozzi o per scavi ad elevata profondità;

•  benna trascinata, adatta per operazioni di dragaggio


Terminali per usi speciali



•  barra a dischi per taglio di rami e legna

•  rotofresa per pulizia fondo fossi



•  Benna falciante per sfalcio di erbe acquatiche direttamente nell’alveo del fosso o canale, con la possibilità di raccogliere nello stesso momento le erbe tagliate

•  Testa trinciante



•  cesoie idrauliche per taglio di tronchi e alberi


Produttività di un escavatore

Dove: -  V volume al colmo della benna

(m3) -  r coefficiente di riempimento -  s coefficienti di rigonfiamento del

terreno -  Tc tempo medio di ciclo -  f coefficiente di rendimento del

cantiere -  α coefficiente per rotazione della torretta differente da 90° -  β coefficiente di comparazione benna, diversa da quella dritta da

impiegarsi nel caso in cui i tempi di ciclo non siano stati computati sullo specifico escavatore;

-  γ coefficiente di profondità di scavo, diversa da quella ottimale



Classe escavatore [t] 15 25 35 56 Tempo medio di ciclo Tc [sec] 15 17 20 23

Angolo di rotazione 45° 60° 75° 90° 120° 150° 180° α 1.26 1.16 1.07 1.0 0.88 0.79 0.71

Tipo di terreno Fattore s Roccia fratturata 1.5 – 2.0 Ghiaia 1.0 – 1.1 Argilla 1.25 – 1.4 Sabbia 1.0 – 1.3 Terreno vegetale 1.1 – 1.3



Tipo di terreno Fattore r Terreno vegetale e sabbia argillosa 100 – 110% Sabbia ed inerti 95 – 110% Argilla dura 80 – 90% Roccia molto fratturata 60 – 75% Roccia poco fratturata 40 – 60%

Tipo di benna Fattore β Escavatore a benna dritta 1.0 Escavatore a benna rovesciata 0.8 Escavatore a benna mordente 0.4 Escavatore a benna trascinata 0.75


Pale meccaniche o caricatrici

Macchina per la movimentazione di materiale sciolto, specialmente terra, adatta a spostarlo e caricarlo su autocarro. Possono essere montate su cingoli o ruote gommate ed hanno anteriormente un telaio elevatore al quale è incernierata una benna con lama tagliente che, per mezzo di bielle, può essere sollevata ed abbassata, effettuando così il carico e lo scarico del materiale e, talvolta, anche lo scavo del terreno da asportare



Portata della benna in funzione del terreno



Principali tipologie: •  pale con carico e scarico frontale: il telaio contenente la

pala nel suo movimento di carico e scarico non può compiere più di ¼ di giro;

•  pale con carico anteriore e scarico posteriore: la differenza con la precedente è che il telaio che contiene la pala può compiere oltre mezzo giro completo;

•  pale con scarico laterale: il prelevamento ed il sollevamento del materiale avvengono con il telaio in posizione frontale, mentre lo scarico può avvenire lateralmente.

Possono essere cingolate o gommate


Pale meccaniche o caricatrici Attrezzi speciali


Pale meccaniche o caricatrici Fasi di lavoro

Le fasi di lavoro per tutti e tre i tipi di macchine si possono così raggruppare: •  carico della benna; •  arretramento della pala ed avvicinamento dell’autocarro; •  scarico della benna della pala sull’autocarro; •  ritorno alla posizione di partenza. Il rendimento delle pale è influenzato dall’altitudine del cantiere rispetto al livello del mare, dal peso e, quindi, dalla velocità della macchina carica, dalla resistenza di avanzamento in funzione del tipo di terreno, dalla pressione dei pneumatici, dagli attriti del motore.


Pale meccaniche o caricatrici Produttività

Il ciclo di lavoro delle pale caricatrici è composto da 5 fasi: 1.  Carico (Td); 2.  2. manovra a pieno carico (Tm); 3.  3. trasporto a pieno carico (Tt1); 4.  4. scarico (Ts); 5.  5. ritorno a vuoto (Tt2).

TC = Td + Tm + Tt1 + Tt2 + Ts

Td è funzione del materiale e della capacità della benna Tm è funzione del tipo di macchina e del numero di manovre in relazione

alla tecnica di lavoro Tt1 e Tt2 sono funzione del peso e della potenza della macchina, della

pendenza longitudinale, delle condizioni della pista e della distanza di trasporto

Ts è influenzato dalle dimensioni della zona di scarico.



Tb = Td + Tm + Ts Ciclo Base: 0.45÷0.55 minuti, per le pale gommate 0.25÷0.35 minuti, per le pale cingolate



δ Fattore correttivo per tenere conto del ciclo reale (tempo di ciclo teorico/tempo di ciclo reale);



Tipo di materiale Fattore di riempimento r

Miscele di aggregati umidi 95 – 100%

Aggregati uniformi Dmax < 3mm

3 < Dmax < 9mm 12 < Dmax < 20mm

Dmax > 24mm

95 – 110% 90 – 110% 90 – 110% 90 – 110%

Rocce fratturate Buona frantumazione Media frantumazione

Scadente frantumazione

80 – 95% 75 – 90% 60 – 75%

Miscele di roccia e terra 100 – 120%

Terra umida 100 – 120%

Terra, trovanti e vegetazione 80 – 100%

Materiali cementati 85 – 100%



Schema di funzionamento di una pala caricatrice a carico anteriore e scarico posteriore


Terna

Pala gommata dotata di un braccio escavatore sul retro. •  Dimensioni piccole o mediopiccole, adatta solo a certi

tipi di cantiere/lavori. •  Attrezzabile analogamente a escavatore o pala

caricatrice.


Apripista (dozer)

•  L’apripista è un trattore, cingolato o gommato, dotato anteriormente di una lama metallica, di sezione concava, col bordo inferiore tagliente e con funzione di apertura piste, stesa e livellamento.

•  Mediante la lama anteriore l’apripista scava il materiale ed è in grado di spostarlo, per una distanza massima di circa 100 metri, mediante azione di spinta. La lama ha il taglio a coltello e la sua particolare sagomatura aumenta il rendimento dello scavo. Il trattore trasmette alla lama l’azione di spinta mediante due robusti bracci che, in posizione di riposo, la tengono sollevata.

•  Gli apripista gommati sono adatti per terreni sciolti, mentre i cingolati, di maggior potenza e più utilizzati, sono adatti a terreni più consistenti.


Apripista (dozer)

A seconda dell’inclinazione che può assumere la lama si distinguono: •  bull-dozer, con lama perpendicolare alla direzione del moto. Sono

i più impiegati, servono per apertura di tracce stradali e per operazioni di livellamento;

•  angle-dozer, con lama che può ruotare (30°) attorno ad un asse verticale. Per la possibilità di spostare lateralmente il terreno sono adatti alla realizzazione di sezioni a mezza costa;

•  tilt-dozer, con lama che può ruotare intorno (15°) ad un asse orizzontale. Sono adoperati per la realizzazione di piani inclinati.


Apripista

Ilciclo di lavoro degli apripista è composto da 5 fasi: 1.  scavo e trasporto, 2.  ammasso del terreno, 3.  cambio di direzione, 4.  ritorno a vuoto, 5.  cambio di direzione abbassamento lama, Il tempo di ciclo sarà pertanto dato da:

TC = (Lc / v1) + (Lp / v2) + [(Lc + Lp)/ v3] + To + Tm + 2 Tp

Dove: Tp tempo necessario per i cambi di direzione alla fine del tratto di scavo e

trasporto e prima di riprendere la posizione di lavoro (≈10s per ciscun cambio) ��

Lc lunghezza del tratto che si percorre in posizione di taglio (6 ÷ 15 m); V1 velocità durante lo scavo, funzione della profondità di scavo h, delle

caratteristiche della lama, della densità del terreno e della potenza della macchina (di massima pari a 0.4 ÷ 0.5 m/sec),

Lp lunghezza del tratto che si percorre in posizione di solo trasporto; V2 velocità durante il trasporto (0.9 ÷ 1.0 m/sec) la velocità durante il

trasporto (0.9 ÷ 1.0 m/sec)

v3 velocità di ritorno a vuoto (1.1 ÷ 2.2 m/sec), To tempo necessario per abbassare la lama (1 ÷ 2 sec),��Tm tempo necessario per i cambi di velocità (4 ÷ 5 sec),��


Ruspa

•  Macchina costituita da due elementi principali: il trattore, parte anteriore del veicolo comprendente cabina motore e trasmissione, e lo scraper, parte posteriore comprendente cassone e collegamento (detto collo di cigno).

•  Svolge la funzione di scavo, trasporto e stesa del materiale ed è adatta per terreni di scarsa consistenza e grossi volumi da trattare. Il suo utilizzo è particolarmente indicato per distanze di trasporto variabili tra i 100 e i 3'000 metri.

•  Lo scavo del terreno e il riempimento del cassone avvengono durante il movimento della macchina per l’azione della lama che affonda nel terreno e, per la sua inclinazione, consente al materiale scavato di salire nel cassone. A riempimento avvenuto la lama viene sollevata in modo che, funzionando da fondo del cassone, ne provochi la chiusura.


Produttività delle ruspe


Livellatrici Grader

Costituita da una lama portata da un telaio a ponte, poggiante anteriormente su di un asse a ruote direttrici e posteriormente su uno o due assi motori. La lama, sistemata al centro del telaio, può ruotare attorno ad un asse verticale di 360° Utilizzata per: •  Asportazione dello strato superficiale di terra vegetale; •  Spostamento laterale del terreno mosso dalle

scarificatici(rippers); •  Stesa e livellamento del terreno; •  Profilatura scarpate; •  Scavo di fossi.


Macchine costipanti

•  L’azione di costipamento consiste nell’aumentare la densità del materiale (sciolto o legato) con riduzione dei vuoti ed espulsione di gas ed aria.

•  Le macchine costipanti forniscono l’energia necessaria all’addensamento esplicando azione di pressione, urto, vibrazione e manipolazione (terreni coesivi)

•  L’energia costipante può essere fornita mediante azione statica, dovuta al peso proprio del mezzo, o dinamica, ossia azione di urto e vibrazione impressa dal peso proprio del mezzo associato ad un eccentrico. A seconda del prevalere di una delle due tipologie di azione i rulli si distinguono in statici e dinamici.


Macchine costipanti Campi di utilizzo

ROCCE SABBIA 100%

SABBIA/ARGILLA 50%

ARGILLA 100%

Rulli costipanti con piedi o risalti

Rulli con risalti ad alta velocità

Rulli vibranti lisci o con risalti

Costipatori con pneumatici

Costipatori a zoccoli


Macchine costipatrici Produttività

€

Pteorica = (L − B)⋅ v⋅ s⋅ 3600p

€

Preale = Pteorica ⋅ f

L larghezza del rullo [m]; B larghezza della fascia di sovrapposizione [m]; s è lo spessore del tratto costipato [m]; f è il coefficiente di rendimento; v è la velocità di lavoro del rullo (m/sec); p è il numero delle passate necessarie.


Dumper


Calcolo volumi di scavo

Il volume di scavo può essere calcolato come: 1.  Volume nella sua posizione originale Vb [bank] 2.  Volume dopo che è stato smosso dalla sua

configurazione iniziale Vl [loose] 3.  Volume compattato Vc [compacted] Meno frequente è l’utilizzo di: 1.  Volume smosso e successivamente assestato da eventi

atmosferici [Vass]

Vass Vb

Vc

Vl


Calcolo dei volumi di scavo

Il rapporto tra i volumi è, ovviamente, legato alle differenti densità A grandi linee si possono assumere i seguenti valori:

Tipo di terreno Vb Vl Vc

Terreno sabbioso 1 1.05 1.04

Terreno di medio impasto 1 1.20 1.10

Terreno argilloso 1 1.40 1.20

Rocce non compatte 1 1.40 1.20

Rocce compatte, dure 1 1.65 1.30

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