Направление 2. Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса

_______________________________________________________________________________________

УДК628.517

ОЦЕНКА ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ РИСКОВ ПРИ СХОДЕ ЛЕДОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ С КРЫШ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Д.С. Алешков1, кандидат технических наук, доцент;

О.В. Владимова2, главный специалист по ОТ и З, М.В. Суковин1, кандидат технических наук, доцент; И.В. Погуляева1, кандидат технических наук, доцент

1Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)», Омск, Россия

2 Общество с ограниченной ответственностью «Газпромнефть – Заполярье»

(ООО «Газпромнефть – Заполярье»), Тюмень, Россия

Аннотация. Оценка профессиональных рисков является одной из ключевых процедур в системе управления охраной труда. На основе результатов анализа опасностей в эргатической системе производится качественная и количественная оценка профессиональных рисков. В настоящее время широко используются оценки профессиональных рисков, базирующиеся на показателях тяжести последствий и частоты реализации рассматриваемых опасностей. Точность их количественной оценки зависит от статистических данных, описывающих развитие эргатической системы. Была разработана математическая модельстолкновенийледовых образований при их сходе с крыш производственных зданий и сооружений, с моделью головы работника. Численное решение данной математической модели на ЭВМ позволило получить значения напряженийи деформаций, возникающих в модели головы работника. На основе результатов вычислений представляется возможным дать качественную оценку тяжести ожидаемых последствий при сходе ледовых образований в условиях отсутствия достоверной статистической информации.

Ключевые слова:производственные здания, профессиональный риск, лед, система управления охраной труда.

ASSESSMENT OF PROFESSIONAL RISKS WHEN ICE FORMATIONS DESCEND

FROM THE ROOFS OF BUILDINGS AND STRUCTURES

D.S.AIeshkov1, candidate of science (engineering), assistant professor; O.V. Vladimova2, chief specialist HSE;

M.V. Sukovin1, candidate of science (engineering), assistant professor; I.V. Poguljaeva1, candidate of science (engineering), assistant professor

1FederalState Budget Educational Institution of Higher Education «The SiberianState Automobile and HighwayUniversity», Omsk, Russia

2Limited liability company «Gazpromneft' – Zapolyar'ye»

(LLC «Gazpromneft' – Zapolyar'ye»), Tyumen, Russia

Abstract.Assessment of occupational risks is one of the key procedures in the OSH management system. Based on the results of the hazard analysis in the ergatic system, a qualitative and quantitative assessment of occupational risks is carried out. Currently, professional risk assessments are widely used, based on indicators of the severity of the consequences and frequency of implementation of the hazards in question. The accuracy of their quantitative assessment depends on statistical data describing the development of the ergatic system. A mathematical model was developed for the interaction of icicles when they descended from the roofs of industrial buildings and structures, with the head of an employee. The numerical solution of this mathematical model on a computer made it possible to obtain the values of stresses and deformations arising in the bones of a worker’s skull. Based on the calculation results, it seems possible to give a qualitative assessment of the severity of the expected consequences when ice formations collapse in the absence of reliable statistical information.

Keywords: industrial buildings, occupational risk, ice, OSH management system

431

ОБРАЗОВАНИЕ. ТРАНСПОРТ. ИННОВАЦИИ. СТРОИТЕЛЬСТВО

Сборник материалов III Национальной научно-практической конференции

_______________________________________________________________________________________

Введение

В соответствии с Типовым положением о системе управления охраной труда[1], работодатель обеспечивает функционирование процедур управления охраной труда, одной из которых является процедура управления профессиональными рисками.Так же этот документ[1] регламентирует типовой перечень опасностей. Согласно [2], в настоящее время их количество составляет146, из которых только 14 оцениваются в рамках проведения специальной оценки условий труда, при этомподразумевается, что управление более чем 90% опасностей на рабочих местах должно осуществляться процедурой управления профессиональными рисками.

Управление рисками базируется на определении величины профессионального риска. В соответствии с ГОСТ 31010 матричный метод может использоваться практически на всех этапах процедуры управления рисками. В практической деятельности данный метод базируется на определении частоты и тяжести действия различного рода опасностей, которое осуществляется,как правило, группой специалистов организации. Возникает необходимость объективной оценки, исключающей ошибки, обусловленные субъективными суждениями экспертов. Одним из направлений получения объективных результатов носящих неслучайный характер, позволяющий судить о значениях случайных характеристик, является численное моделирование исследуемых событий [3].

Механическая опасность - опасность травмирования, в том числе снегом и (или) льдом, упавшими с крыш зданий и сооружений, является одной из опасностей, которая будет идентифицирована практически у всех категорий сотрудников. Эта опасность носит сезонный характер.

Основная часть

Произведем оценку возможных последствий, обусловленную воздействием указанной опасности. Для этого необходимо разработать математическую модель столкновения ивоздействиякристаллического льда (сосульки) на голову работающего. При составлении расчетной схемы были приняты следующие допущения:

-аэродинамические силы отсутствуют;

-в месте контакта кристаллического льда с головой трение отсутствует. Исходными данными для моделирования являлись:

-геометрическая модель кристаллического льда, образующегося в результате таяния снега на крышах зданий (рисунок 1);

-скорость сосульки в момент удара, V0;

-физико-механические характеристики льда;

-физико-механические характеристики материала скелета человека;

Проводился машинный эксперимент, где высота падения варьировалась от 3 до 12 м, с шагом 0,3 м. Скорость сосульки в момент удара, при отсутствии аэродинамических сил и начальной скорости

падения равной 0, определяется по известным соотношениям [4]:

гдеH – высота падения; g=9,81–ускорение свободного падения.

Таким образом, скорость падения изменялась от 5 до 11 м/с с шагом 2 м/с.

Средствами AutoCAD была создана трехмерная модель сосульки, геометрические размеры которой представлены на рисунке1.

Физико-механические свойства льда принимались, в соответствии с [5, 6] при температуре окружающего воздуха, t=-10…-20:

-модуль Юнга 9500 МПа,

-коэффициентПуассона 0,35,

-плотностьльда 918 кг/м3;

-предел прочности 0,7…3,1 MPa; -прочность на сжатие 5…25 MPa.

Физико-механические свойства материала скелета человека соответствовали [7].

-модуль Юнга 30000 Мпа;

-коэффициент Пуассона 0,35

Всреде ANSYS была созданарасчетная схема взаимодействия сосульки и модели головы человека (рисунок2).

432

Направление 2. Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса

_______________________________________________________________________________________

Рисунок1– 3D модель сосульки (размеры указаны в см)

Рисунок 2– Расчетная схема взаимодействия сосульки и модели головы человека

Геометрические характеристики модели головы составили:

- объем, Vч, 2,68 10-3 м3; - масса, mч, 1,6 кг.

Геометрические характеристики модели сосульки: - объем, Vс, 2,89 10-3 м3;

- масса, mс, 2,02кг.

В качестве начальных условий была заданы значения проекций вектора скорости сосульки: - в направлениях осей OX, OZ, vx=xz=0;

- в направлении оси OY, vy=5…11 м/с.

В качестве граничного условия принималось обеспечение неподвижности по периметру основания головы.Время расчета составляло 0,0012 с.

Результаты вычислений при скорости падениясосульки 11 м/с представленыобщими деформациями модели головы и нормальными напряжениями в поперечном направлении, возникающими в момент удара, рисунки 3 и 4.На рисунке 5 представлены общие деформации, возникающие в сосульке при скорости падения 11 м/св момент удара.

433

ОБРАЗОВАНИЕ. ТРАНСПОРТ. ИННОВАЦИИ. СТРОИТЕЛЬСТВО

Сборник материалов III Национальной научно-практической конференции

_______________________________________________________________________________________

Рисунок 3–Общие деформации модели головы при скорости падения сосульки в момент удара11 м/с.

Рисунок 4– Нормальные напряжения в модели головы в момент удара по оси OX при скорости падения сосулькив момент удара 5 м/с.

Рисунок 5– Общие деформации сосульки при скорости ее падения в момент удара 11 м/с.

434

Направление 2. Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса

_______________________________________________________________________________________

При скорости сосульки в момент удара 5 м/с, максимальные значения деформации модели головы составили 5,94 10-6 м, а при скорости 11 м/с, максимальные деформации были 1,21 10-5 м.

Анализ напряженно-деформированного состояния сосульки при ударе показал, что в процессе удара, нижняя часть сосульки откалывается и отлетает в сторону, основная часть продолжает скольжение вдоль модели головы. Разрушение модели головы отсутствует при принятой толщине скелета головы.

Заключение

Полученные результаты расчетов показали, что зависимость деформаций от скорости падения сосульки носит нелинейный характер, так увеличение скорости падения в 2 раза приводит к увеличению деформаций практически на порядок.

На основании полученных результатов следует сделать заключение о том, что падениеледяной сосульки с высоты 12 м может привести к тяжелому несчастному случаю, которым, в соответствии с [8], является как ушиб головного мозга, так и внутричерепная травма.

Последствия от опасности схода ледовых образований с крыш зданий имеют рейтинг 4, согласно их оценкепо методу «Матрица последствий и вероятностей» и шкале «Здоровье и безопасность», которые приведены в ГОСТ 31010-2011.

Уточнение результатов ударного взаимодействия и последующей интерпретации полученных последствий в дальнейших исследованиях заключается в построении более точной модели головы человека, как по геометрическим, массовым так и по механическим характеристикам.

Библиографический список

1.Об утверждении Типового положения о системе управления охраной труда: Приказ Минтруда России от 19 августа 2016 года № 438н // Справочно-правовая система «КонсультантПлюс»: [сайт]. – URL: http:www.consultant.ru.

2.URL:https://www.trudcontrol.ru/press/law/29360/andrey-moskvichev-na-konferencii-rasskazal-o-%20svyazuushey- roli-proceduri-ocenki- riskov?utm_campaign=daydzhest_novostey_06.02&utm_medium=email&utm_source=Sendsay&utm_campaign=daydzh est_novostey_06.02&utm_medium=email&utm_source=Sendsay.(дата публикации: 05.02.3030).

3.Korchagin, P Aet al 2019 J. Phys.: Conf. Ser. 1210 012069.

4.Яблонский,А.А. Курстеоретическоймеханики. Ч. II. Динамика: Учебникдлятехн. вузов. / А. А. Яблонский. –

6-еизд., испр. – М.: Высш. шк., 1984. – 423 с.

5.Petrovic, J.J. ReviewMechanicalpropertiesoficeandsnow/ J.J. Petrovic // JournalofMaterialsScience 38, 1-6 (2003).

6.Маэно, Н. Наука о льде / Н. Маэно. – М.: Мир, 1988 . – 231 с.

7. Влияние модуля упругости губчатой и кортикальной кости на напряженное состояние в области пластинчатого имплантата при окклюзионной нагрузке / Г. И. Рогожников, С. Г. Конюхова, Ю. И. Няшин, С.А. Чернопазов, С.В. Еремина // Российский журнал биомеханики. – 2014. – Т. 1. – №8. – С. 54-60.

8.Об определении степени тяжести повреждения здоровья при несчастных случаях на производстве: Приказ Минздравсоцразвития РФ от 24февраля 2005 года № 160// Справочно-правовая система «КонсультантПлюс»: [сайт]. –URL: http:www.consultant.ru.

435