Способ защиты сооружений от аварий Советский патент 1993 года по МПК E04B1/98 G08C19/00 

нагрузок одного вида, например атмосферных, полностью или частично прекращается действие другого вида временных нагрузок, которые допускают управление собой по времени, величине или месту действия. Это могут быть, например, нагрузки от мостовых и подвесных кранов, от автомобилей, железнодорожных составов и т.д.

Если на здание или сооружение в числе других действует временная нагрузка, кото- рая поддается управлению, то для данной нагрузки определяют один или несколько ее частичных уровней меньше максимального, которые могут временно прикладываться к конструкциям. Такими частичными уровня- ми нагрузки могут быть, например, работа одного из нескольких расчетных кранов, ограниченная грузоподъемность одного крана,, заезд на эстакаду ненагруженного железнодорожного состава и т.д. Примени- тельно к частичным уровням управляемых технологических нагрузок вычисляются соответствующие уровни неуправляемых, например, атмосферных нагрузок, которые при совместном действии воспринимаются конструкциями без аварийных состояний. Вычисленные значения неуправляемых нагрузок считаются экстремальными, В процессе эксплуатации с помощью приборов производится автоматический контроль за величинами этих нагрузок. При достижении нагрузками экстремальных значений от приборов по сигналам связи автоматически подается команда на.ограничение или полный запрет приложения управляемых на- грузок.

Устанавливаемая на здании система контроля и регулирования состоит из регистрирующих приборов-датчиков, линий связи, пульта управления и исполнительных устройств.

Автоматические приборы-датчики устанавливаются в местах.,концентрации неуправляемых нагрузок, например в местах расчетных снеговых мешков на покрытиях, по опасному направлению действия ветра на продольной стороне здания, в местах скопления воды или пыли у парапетов кровли, в торцах продольных конструкций каркаса, воспринимающих перепады температур и т.п. Эти приборы регистрируют значения нагрузок либо ло параметрам наблюдаемых явлений (толщина снега, скорость и направление оетра, слой воды и т.п.), либо по результатам их воздействия на конструкцию путем измерения деформаций, перемещений, давлений и т.п. Автоматические испол- нительные устройства, например выключатели, устанавливаются на агрегатах-механизмах, вызывающих регулируемые нагрузки, например на лебедках кранов, сиренах и т.п. Вблизи исполнительных устройств располагают пульт управления, который соединен линиями связи с приборами-датчиками и исполнительными устройствами.

Система включается, работает и отключается автоматически под действием нагрузок. Если прибор-датчик регистрирует появление экстремального значения нерегулируемой нагрузки, он преобразует его в соответствующий сигнал, который по линии связи передает устройству управления, откуда с помощью исполнительного устройства устанавливается ограничение на предельное значение соответствующей управляемой нагрузки. Кроме управления величиной нагрузки регулированию могут подвергаться виды воздействий, места перемещения груза и т.п. Потребность в способе защиты может возникнуть, например, в особых условиях эксплуатации зданий и сооружений, когда временно нельзя произвести усиление поврежденных конструкций или на исправные .конструкции нужно временно передать повышенные нагрузки. Для производственных зданий применение способа может потребоваться, например, при увеличении грузоподъемности .или установке дополнительных кранов, а также при увеличении собственного веса покрытия, когда эти мероприятия производятся без усиления существующих конструкций.

Применение способа можно рассмотреть на примере предотвращения наступления предельного состояния по несущей способности конструкции промышленного здания складского типа, оборудованного мостовыми кранами со средним режимом р аботы. В соответствии с требованиями норм конструкции здания должны быть проверены на действие основного сочетания нагрузок: постоянной нагрузки от собственного веса конструкций и кратковременных нагрузок от снега, ветра и кранов. При этом постоянная нагоузка учитывается полностью. Малая вероятность одновременного совпадения всех кратковременных нагрузок с максимальными значениями учитывается коэффициентами сочетания так, что в расчет принимается 100% снеговых нагрузок, 80% ветровых и 60% крановых.

С учетом названных коэффициентов сочетания несущая способность каркаса такова, что он может воспринять не все действующие нагрузки, а только часть из них: собственный вес, нагрузки от снега и ветра. Добавка от крановой нагрузки не укладывается в пределы несущей способности каркаса. При этом суммарное

воздействие крановых нагрузок Ктах, состоящее из вертикальных нагрузок КВер и горизонтальных нагрузок Кгор, оказывает меньшее воздействие на каркас по сравнению с максимальными ветровыми нагрузками Ртах, что запишется в виде неравенства

Kmax Квер Кгор 2г Ртах.

Чтобы обеспечить восприятие каркасом без усиления всех постоянных и кратковременных нагрузок требуется использовать данный способ защиты. В этом случае системы контроля и регулирования должны обеспечить положение, при котором сум- марная-нагрузка от ветра и крана не превысила бы максимальной ветровой нагрузки.

Для этого предварительным расчетом вычисляют экстремальные значения ветровой нафузки Pi и Рг, появление которых должно контролироваться, приборами-анемометрами системы. Экстремальные значения определяются из следующих условий.

Если.ветровая нагрузка Р не превышает некоторое значения Pi, то каркас может, воспринимать без ограничения все виды крановых нагрузок, что запишется так:

при Р Pi Pi + Квер + Кгор Ртах..

Если нагрузка Р превысит значение Pi, но не достигнет значения Р2, каркас может воспринять нагрузки только от вертикального воздействия кранов:

при Р Р Р2 Р2 + Квер Ртах

Если ветровая нагрузка превысит Р2, каркас не может воспринимать никакие крановые нагрузки:

при Р Р2 Р РтахСтруктурная схема системы контроля и регулирования для рассмотренного случая показана на чертеже.

На здании устанавливают ориентированные приборы-анемометры 1, которые автоматически измеряют скорость ветра, определяют опасные по совместному воздействию скорость и продолжительность ветровых потоков, направленных по отношению к оси здания под углом не менее, чем 60-90°. При скорости ветра, соответствующей ветровой нагрузке Р Pi, система не включается. При увеличении скорости до заданных критических уровней давления (сначала Pi, а потом Ра) последовательно срабатывают стартеры 2 и 3 анемометров. Стартеры соединены линиями связи с устройствами управления 4 и 5, которым дают

команду на выработку управляющих сигналов. При давлении ветра PI сигнал устройства управления 4 поступает к пускателю б, который принудительно отключает меха- низмы поперечного передвижения тележек кранов. При нарастании ветрового давления до 2 срабатывает устройство управления 5. которое включает запрещающий сигнал 7 (сирену или световое табло) на полное прекращение работы

кранов по подъему и перемещению грузов.

Снижение скорости ветра вызывает

действия системы в обратном направлении:

последовательно отключаются стартеры 3 и

2 анемометров, устройства управления 5 и 4, а за ними сигнал 7 и пускатель 6. Вместо общих анемометров 1, имеющих парное подключение к стартерам 2 и 3, могут быть установлены раздельные анемометры, отдельно контролирующие соответствующие уровни давления и имеющие раздельное подключение стартеров 2 и 3.

Расчет стальных конструкций вновь проектируемого каркаса одноэтажного промышленного здания пролетом 30 м, длиной 108 м, с отметкой головки кранового рельса 11,5 м, поперечным шагом рам 12 м, оборудованного двумя мостовыми кранами грузоподъемностью Q 30,5 т показал

следующее. Использование способа защиты от неблагоприятного сочетания ветровых и крановых нагрузок позволяет получить экономию по расходу стали на колоннах около 10%, что составляет от общего расхода металла и на каркас здания около 3-5%. Кроме того, дополнительная экономия может быть получена за счет сокращения расхода металла на фермы покрытия, а также за счет уменьшения нагрузок на фундаменты и

общего сокращения затрат труда на изготовление и монтаж конструкций каркаса.

ч

Формула изобретения Способ защиты сооружений от аварий,

включающий измерение неуправляемых нагрузок с учетом экстремальных значений по одному уровню, отличающийся тем, что перед измерением неуправляемых нагрузок вычисляют по нескольким уровням

экстремальные значения управляемых нагрузок и с учетом этого отключают или вклю- чают исполнительные механизмы

управляемых нагрузок.

Использование: область строительства, а именно защита сооружений от аварий, вызванных неблагоприятным сочетанием действующих нагрузок. Сущность изобретения: способ включает измерение неуправляемых нагрузок с учетом экстремальных значений по одному уровню, причем перед измерением вычисляют по нескольким уровням экс- тремальные значения управляемых нагрузок и с учетом этого отключают или включают исполнительные механизмы управляемых нагрузок. 1 ил. Настоящий способ включает проведение предварительных расчетов и установку на здании или сооружении системы контроля и регулирования действующими временными нагрузками. Способ применяют в тех случаях, когда фактическая несущая способность конструкций меньше соответствующей суммарной расчетной величины нагрузок, действующих на здание или сооружение. Предварительный расчет способа базируется на фактической, несущей способности конструкций. По этой величине обратным путем вычисляют допустимые величины временных нагрузок, которые в сочетании с постоянными нагрузками не вызывают в конструкциях аварийных состояний. По сравнению с обычными методикой расчета и эксплуатацией конструкций положительный эффект от применения способа достигается за счет того, что при действии максимальных временных неуправляемых 00 00 00 ел Сл 00 OJ