Охрана труда в строительстве. Практикум

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5 Подбор сечений крепежных элементов при разработке грунтовых масс

Цель: обучение в целях профилактики травматизма, связанного с выполнением работ в раскрепленных траншеях, расчетной проверке прочности и устойчивости системы крепления с подбором сечений крепежных элементов.

Общие сведения

Основной причиной травматизма при производстве земляных работ является обрушение грунтовых масс в процессе их разработки и при последующих работах в котлованах и траншеях. Обрушение грунта происходит из-за превышения глубины разработки без креплений, неустойчивости откосов, большой их крутизны, недостаточной прочности крепления грунта, неправильной разборки креплений.

Обеспечить устойчивость грунта и предотвратить обрушение можно двумя способами: устройством равнопрочных откосов или установкой креплений.

Опасность обрушения грунта возрастает с увеличением глубины разработки.

Случаи производственного травматизма возможны при эксплуатации строительных машин и механизмов, используемых на земляных работах. Они могут произойти по следующим причинам: потеря машинами устойчивости; самопроизвольное перемещение машин и их подвижных частей; неисправное состояние машин, их деталей, а также такелажных приспособлений; недостаточная квалификация рабочих, управляющих машиной.

Необходимость установки временных креплений для вертикальных стенок котлованов и траншей определяется проектом производства земляных работ в зависимости от состояния грунта, расположения действующих подземных коммуникаций и существующих строений, глубины и ширины разрабатываемых выемок, а также размеров строительной площадки.

Все особенности производства земляных работ должны быть увязаны между собой в проекте производства работ, который согласовывается с соответствующими организациями и утверждается главным инженером генподрядной строительной организации. При наличии действующих подземных коммуникаций (электрических кабелей, газопроводов и др.), расположенных вблизи места предстоящих земляных работ, необходимо получить разрешение на проведение работ от организации, отвечающей за эксплуатацию этих коммуникаций. К разрешению прикладывается план (схема) с указанием расположения и глубины заложения коммуникаций.

В грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой и при отсутствии грунтовых вод предельную глубину разрабатываемых выемок с вертикальными стенками без креплений можно принять по СНиП 12.04.2002 или по расчету. Критическую высоту вертикальной стенки можно определить по формуле проф. Соколовского В.В., формула (20).

41

где Нкр. – критическая высота вертикальной стенки в м; С – сцепления грунта в т/м2; ρ – плотность грунта в т/м3; φ – угол внутреннего трения в градусах.

Показатели С,ρ, φ определяют при исследовании грунтов.

При определении предельной глубины котлована и траншеи с вертикальной стенкой рекомендуется вводить коэффициент запаса больше единицы.

Обычно этот коэффициент принимают равным 1,25, тогда

где Нпр – предельная высота вертикальной стенки, м.

Расчет сечений крепежных элементов

При превышении глубины котлована или траншеи предельных значений разработку выемок следует осуществлять с откосами или креплениями. Крепления при производстве земляных работ могут быть горизонтальными, вертикальными и шпунтовыми. В грунтах естественной влажности, за исключением сыпучих, согласно СНиП 12-04-2002 устраивают горизонтальное крепление с просветом через одну доску, в грунтах повышенной влажности и в сыпучих сплошное горизонтальное и вертикальное крепление; в грунтах всех видов при сильном притоке грунтовых вод – шпунтовое ограждение, перекрывающее слои грунтовых вод.

В строительной практике наиболее распространены горизонтальные крепления траншей, состоящие из щитов или досок, стоек и распорок. Часто применяются инвентарные крепления, поставляемые на стройплощадку комплексно. Инвентарные крепления обладают рядом преимуществ: сборностью элементов; возможностью установки их сверху без спуска в траншею; возможностью механизации установки и разборки. При отсутствии инвентарных креплений, изготавливаемых по типовым утвержденным проектам, крепления устанавливают из наличных материалов. В целях профилактики травматизма, связанного с выполнением работ в раскрепленных траншеях, расчетная проверка прочности и устойчивости системы крепления обязательна для траншей глубиной более 3 м. Такая проверка осуществляется в технологических картах.

Крепления необходимо рассчитывать на активное давление грунта с учетом дополнительных нагрузок на призму обрушения.

Расчет активного давления в грунтах на глубине Н, где силы сцепления между частицами незначительны, можно производить по формуле

где Н – глубина выемки, м; – плотность грунта, т/м3; ! – угол естественного откоса.

42

Величина активного давления в связных грунтах на глубине Н равна:

Если на поверхности грунта в пределах призмы обрушения приложена равномерно распределенная нагрузка интенсивностью q т/м2, то ее условно заменяют слоем грунта выстой h, при которой давление будет эквивалентно нагрузке, следовательно:

тогда величина максимального бокового давления на глубине Н будет равна: для несвязных грунтов

На поверхности грунтавданном случае величинабоковогодавленияравна

При наличии на поверхности грунта за стенкой крепления сосредоточенной нагрузки P, расположенной на расстоянии a от бровки выемок, максимальная величина бокового давления от действия этой нагрузки будет равна

где Р – сосредоточенная нагрузка в т; а – расстояние от бровки выемок до точки приложения нагрузки Р в т.

Общее суммарное давление определяется как сумма давлений от сосредоточенной нагрузки и от давления грунта в каждой точке. По суммарным нагрузкам в различных точках и по глубине строят суммарную эпюру давления, которая и будет общей нагрузкой на крепления.

Определив по указанным выше формулам давление грунта на стенку крепления, а по формулам, известным из курса сопротивление материалов, – максимальный изгибающий момент и момент сопротивления, можно подобрать сечение крепежных элементов: стоек (свай), распорок, досок и т. д.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определить диаметр d стоек (свай), при условии, что свая забита в грунт со свободным верхним концом и распором внизу в точке В, нагрузка на поверхности грунта отсутствует, расстояние междусваями-стойкамиравноb.

43

При решении задачи необходимо принимать расчетное сопротивление древесины на изгиб Ri с учетом коэффициента условий работы конструкций, который равен 0,85.

Задание 2. Рассчитать обшивки боковых стенок. Необходимо определить толщину t доски при ширине её m и при условии, что свая забита в грунт со свободным верхним концом и с распором внизу в точке В, при наличии равномерно распределенной нагрузки q на поверхности грунта.

Расчет ведется при допущении, что давление грунта на стенку распределяется по треугольнику. Для упрощения принимаем, что нижняя доска нагру-

44

Порядок выполнения работы

Значения исходных данных при выполнении заданий 1 и 2 принять в соответствии с вариантом по табл. 20.

Задание 1.

1. Определить давление грунта на 1 м ширины стены:

Q 12 H2tg2(450 2), т.

2. Определить давление грунта на всю сваю-стойку:

P= Q· b, т.

3.Максимальный момент, изгибающий сваю, заделанную одним концом

вточке В, определяем по формуле

M max PH3 , т/м.

4. Момент сопротивления определяем по формуле

W0,M85maxRi , см3.

5.Принять сваю круглого сечения. Для круглого сечения сваи момент сопротивления

W 32d3 , отсюда d 3 32W .

Задание 2. Расчет ведется при допущении, что давление грунта на стенку распределяется по треугольнику. Для упрощения принять, что нижняя доска нагружена по закону прямоугольника с основанием:

max tg2 (450 2)(H h)

ивысотой, равной m, где h q .

1.Определить давление на пластину (доску):

где m – высота пластины в м.

2.Рассматривая пластину (доску) как балку, лежащую на двух опорах

сравномерно распределенной нагрузкой, определить максимальный момент, изгибающий пластину:

Mmax P8b2 (H h) tg2(450 8 2) b2 m .

45

3. Момент сопротивления определить через максимальный изгибающий момент:

W 0,M85maxRu .

4. Момент сопротивления прямоугольного сечения

W t 6m2 .

Отсюда определить толщину обшивочной доски

t 6mW2 ,

где t – толщина доски.

Контрольные вопросы

1.Перечислите основные причины обрушения грунтовых масс.

2.Как можно обеспечить устойчивость грунта при его разработке?

3.Какие причины вызывают производственный травматизм при использовании землеройных машин?

4.В каком документе определяется необходимость установки временных креплений траншей и котлованов?

5.Как можно определить в грунтах естественной влажности предельную глубину разрабатываемых выемок с вертикальными стенками без креплений?

6.Какие типы креплений применяются при разработке грунтовых масс?

7.Каковы преимущества инвентарных креплений?

8.По какой формуле определяется активное давление в несвязных грунтах на глубине Н?

9.По какой формуле определяется активное давление в связных грунтах на глубине Н?

10.Какой вид примут формулы активного давления в связных и несвязных грунтах на глубине Н при наличии на поверхности грунта равномерно распределенной нагрузки?

46

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6 Подбор и расчет строп для строительно-монтажных работ

Цель: обучение в целях профилактики травматизма, связанного с выполнением строительно-монтажных, погрузочно-разгрузочных работ на строительной площадке и на предприятиях стройиндустрии, расчетной проверке прочности стропов и их правильному закреплению.

Общие сведения

Стропы – одни из популярных приспособлений для подъема грузов. Их используют при подъеме и перемещении разнообразных по форме и тяжести грузов, в различных температурных условиях. Рассмотрим основные вопросы выбора и эксплуатации основных типов грузоподъемных стропов: текстильных, канатных и цепных.

Текстильные стропы

Они представляют собой широкие ленты, изготовленные из ткани, с кожаными или полиэстеровыми вставками, обеспечивающими дополнительную прочность и увеличивающими срок службы изделия. Данный вид строп широко распространен при транспортировке грузов благодаря своей подвижности и гибкости. Это играет большую роль при перемещении хрупких и быстро деформирующихся предметов (строительных материалов, каменных плит и т. д.). Текстильные стропы используются для перемещения легких грузов общей массой не более 5 тонн.

Преимущества выбора текстильных строп следующие:

–простота эксплуатации – эти стропы обладают самым малым собственным весом, по сравнению с остальными видами строп, особенно с металлическими. Поэтому с перемещением даже крупногабаритного тяжелого груза легко справится один человек, тогда как при работе с металлическими стропами понадобятся 3–4 рабочих. Это способствует как экономии времени на погрузку товара, так и экономии трудовых ресурсов;

–целостность груза – мягкая конструкция строп бережно огибает перевозимый товар, позволяет транспортировать даже хрупкие предметы без ущерба их внешнему виду и форме;

–высокая износостойкость и прочность – благодаря высокой эластичности и гибкости текстильные стропы легко принимают форму груза и так же быстро возвращаются в исходное состояние, тогда как металлические от постоянного сгибания быстро теряют свою прочность и ломаются. Подобная высокая устойчивость к деформации, а также неподверженность влиянию агрессивных сред гарантирует длительный срок службы, что является одним из самых важных показателей для оборудования;

–безопасность рабочих – конструктивно текстильные стропы не имеют острых углов и кромок, что гарантирует отсутствие возможности получения травм людьми во время работы с грузом.

47

Однако наряду с явными преимуществами, текстильные стропы имеют и следующие недостатки. Они «боятся» воздействия огня, концентрированных агрессивных жидкостей (кислот, растворителей), а также раскаленного металла. Также текстильные стропы теряют свои свойства под длительным воздействием ультрафиолета, поэтому их не рекомендуется хранить в помещениях, не защищенных от попадания солнечных лучей.

Канатные стропы

Другими стропами, популярными в России и странах СНГ, являются канатные стропы (рис. 9). Они подходят для работ со всеми типами погрузочных машин – талями, лебедками, подъемными кранами и т. д.

Рис. 9. Канатный строп четырехветвевой

Выполненные в виде двух или более канатов, соединенных стальными кольцами, в зависимости от способа обработки концов каната, эти стропы делятся на 2 группы:

–стропы, которые опрессовывают алюминиевыми втулками на специальных гидропрессах. Изготавливаются из жесткого каната, имеют небольшой собственный вес и способны выдерживать большие нагрузки. Поэтому преимущественно используются для центральной строповки клади, так как они особенно устойчивы к осевым нагрузкам и износу;

–стропы, которые «плетутся» вручную из мягкого каната или на специально оборудованных станках; применяются для обертывания груза.

Главные преимущества канатных строп:

–прочность и долговечность – изготовленные из металлических волокон, они способны выдерживать нагрузку до 100 т. Могут работать даже при температуре от –60 до +40 °С (а при стальном сердечнике верхняя граница расширяется до +150 °С).

–безопасность – разрушение канатных строп происходит постепенно, что видно невооруженным взглядом. Поэтому канат, который начал изнашиваться, можно заменить сразу, не дожидаясь аварии.

Недостатками стропов из стальных канатов являются:

–возможность пораниться порванными проволоками внешних прядей;

–при подъеме и перемещении твердых грузов смогут возникать деформации проволок, что приводит к выбраковке стропа.

–ограниченные температурные режимы применения стропов: не выше

100 °С.

48

Цепные стропы

Основной альтернативой канатных являются цепные стропы, применение которых часто уместно в агрессивных средах, при больших нагрузках. Цепные стропы чаще всего используются в металлургии в высоких температурных режимах (рис. 10).

Рис. 10. Цепной строп двухветвевой

Преимущества цепных стропов: ремонтопригодность цепи, долговечности (до 10 лет), безопасность в работе, удобства хранения и транспортировки.

Грузоподъемность стропов. Актуальная допустимая масса груза зависит от ряда факторов:

–диаметра цепи или троса;

–класса прочности стали;

–углов отклонения цепных ветвей от вертикали;

–рабочей температуры.

Таблицы расчета коэффициента рабочей нагрузки при углах наклона

(табл. 21, 22).

Таблица 21

Диаметрканата, Строп

мм1 СК Коэффициент расчета нагрузки при различных углах наклона

49

Важно понимать, что коэффициент запаса прочности не означает возможность подъема груза в 7 т однотонным стропом. Данная цифра показывает возможность стропа выдержать и не оборваться при динамических нагрузках при резком подъеме или обрыве одной из ветви.

Эксплуатация стропов. Общие правила строповки грузов.

1.Зацепление груза следует производить только в соответствии со схемой строповки.

2.Зацепление захватных приспособлений стропа за проушины груза. Если груз не имеет штатных проушин, то ввинчиванием или электросваркой к грузу можно присоединить съемные скобы для строповки.

3.Применение вспомогательных цепных элементов – обвязки, за которую цепляют грузозахватные элементы стропа.

4.Крюк должен свободно заходить в зев петли.

5.При строповке груза многоветвевым стропом, ветви стропа должны иметь одинаковое натяжение, и угол между ними не должен превышать 90°.

50